JPH10253210A - 製氷装置、蓄氷式冷水製造装置およびそれらの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱槽の外部にセンサーを配置して氷の状況
を把握し、冷却ユニットおよび加熱ユニットのオンオフ
ができる、衛生的で信頼性の高い蓄氷式冷水製造装置を
提供する。 【解決手段】 蓄氷式冷水製造装置１は蓄熱槽１０の底
壁１１を冷却壁とした製氷装置２０を備えており、底壁
１１の裏面１１ｂの側に設けた温度センサー２３の温度
変化によって蓄氷状態を判別することができ、温度セン
サー２３によって冷却系統および加熱系統をオンオフす
ることができる。従って、蓄氷が完了した状態で冷却系
統および加熱系統を停止して無駄な電力消費を削減する
ことができ、さらに、センサーが外にあるので、蓄熱槽
内の水に含まれるカルキやその他の不純物で汚染されて
感度が低下する心配はなく、信頼性の高い制御が可能で
あり、また、蓄熱槽１０内に突起物などがないので洗浄
がし易く衛生的な蓄氷式冷水製造装置を提供することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷を製造する製氷
装置およびその制御方法に関し、特に、氷蓄熱できる蓄
氷式冷水製造装置およびその制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】安価な深夜電力を用いて蓄熱槽内に製氷
し、昼間の冷房ピーク時に氷が融解する際の潜熱を利用
してエネルギーの有効利用を図る氷蓄熱システムが用い
られている。氷蓄熱を行うことによって、従来の水蓄熱
が顕熱蓄熱であるのに対し、固体と液体間の相変化に伴
う潜熱蓄熱を利用することができ、水蓄熱と比較すると
８０倍の違いがある氷の蓄熱能力を利用することができ
る。また、氷は他の蓄熱物質に比較し、安価で化学的に
安定であるところから優れた蓄熱材である。従って、氷
蓄熱は、水顕熱を利用した一般的な水蓄熱に氷の融解潜
熱を付加することにより、小さな蓄熱槽容量で大量の蓄
熱が可能となる。また、蓄熱槽の容積が小さくなるので
表面積も減少し、これによる熱損失も軽減される。さら
に、蓄熱槽において４°Ｃ程度の比較的低温の冷水が得
られるため、冷水の配管径が小さくなり、コンパクトで
大量の冷水を供給可能な氷蓄熱システムを実現すること
ができる。

【０００３】氷蓄熱システムにおいて氷を生成する際
は、生成された氷が熱交換器の管壁などに着氷して成長
し、氷の熱伝導率が低いために着氷の厚みが増すほど氷
の成長速度が低下してしまう。そこで、定期的に加熱し
て壁面の氷を剥がして浮上させ、蓄熱槽の上部に剥がれ
た氷を蓄積するようにしている。しかしながら、蓄熱槽
に製造された氷が一杯になると加熱しても氷は壁面から
剥がれず付着したままとなる。このため、製氷効率が悪
化し、氷蓄熱システムは無駄な稼働を続けることにな
る。このような事態を防止するために、氷蓄熱システム
は、蓄熱槽内に蓄積された氷の量を検出する装置を設け
て、貯えられた氷のために脱氷できない状態なると熱交
換器の運転を停止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】蓄氷量を検出するシス
テムとしては、従来、複数の電極を備えたセンサーを蓄
熱槽内の底面の近傍に設置して、これらの電極間を流れ
る電流によって氷が底面近くまで貯えられたか否かを判
断するシステムが採用されている。水と比較し氷の電気
伝導率は非常に小さいので、電極間に氷が存在すると流
れる電流が減少する。従って、このようなシステムを用
いて電極間を流れる電流を検出することによって蓄熱槽
の底面近傍まで氷が貯えられたか否かを判断することが
できる。

【０００５】しかしながら、水中に配置された電極にカ
ルキなどの水中の異物が付着すると電極間を流れる電流
量が変動するので必ずしも安定した感度を維持すること
ができない。従って、センサーの点検やメンテナンスを
頻繁に行ったり、あるいは、蓄熱槽に供給する水質を厳
重に管理するなどの必要が生ずる。また、このようなセ
ンサーが蓄熱槽内に配置されているので、蓄熱槽内の洗
浄が難しく、特に、センサー近傍に汚れが溜まりやす
い。その結果、氷蓄熱システムから供給される冷水の水
質が悪化すると共に、センサーの電極が汚れて感度が不
安定になる事態が発生し易くなる。さらに、蓄熱槽内に
配置されたセンサーと蓄熱槽の外に配置された制御装置
とを接続する必要があるので、ケーブルなどで蓄熱槽を
貫通させる必要があり、構造が複雑になると共に組み立
ての手間がかかり、さらに、貫通部分はリークなどの原
因となりやすい。

【０００６】そこで、本発明においては、蓄熱槽内部に
センサーを配置しないで氷の成長状況を把握できる製氷
装置を提供することを目的としている。さらに、蓄熱槽
内にセンサーを配置せずに製氷機能を制御できる製氷装
置の制御方法を提供することも本発明の目的としてい
る。そして、蓄熱槽内に検出装置がないために衛生的で
洗浄のし易い蓄氷式冷水製造装置を提供することを目的
としている。また、蓄熱槽の外で氷の蓄積状況を検出で
きるようにすることによって、安定した制御が行え、セ
ンサーのメンテナンスが不要で、さらに、簡易な構造の
蓄熱槽を採用して信頼性の高い蓄氷式冷水製造装置を安
価に提供可能にすることも目的としている。また、蓄氷
量を確実に検出して蓄氷システムの無駄な動作を防止し
て最適な制御を行い、ランニングコストを低減できる蓄
氷式冷水製造装置の制御方法を提供することも本発明の
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の発明者らが製氷装
置の各部の温度の変化を詳細に検討したところ、氷が成
長して冷却手段から離れた位置に達すると、その位置の
冷却壁の温度が徐々に低下する現象が見られた。これは
冷却壁のその部分が熱伝導率の低い氷によって覆われる
ために冷却手段によって徐々に冷却されるためと考えら
れる。従って、水溶液、およびこの水溶液を少なくとも
凝固点まで冷却できる冷却手段の双方に接した熱伝導性
の冷却壁を有する製氷装置においては、この冷却壁の冷
却手段から離れた位置の温度を検出することによって、
その位置近傍における氷の有無を判断できることが判明
した。このため、冷却壁の冷却手段から離れた位置の温
度が設定値より下がると冷却手段を停止する制御手段を
設けることにより、冷却壁に着氷した氷が成長しすぎた
状態を検出して冷却手段を制御することが可能になる。
従って、次の工程を備えた制御方法によって製氷装置の
制御を行うことができる。

【０００８】１．水溶液および前記冷却手段の双方に接
した熱伝導性の冷却壁の前記冷却手段から離れた位置の
温度を検出する第１の工程。

【０００９】２．検出された温度が設定値以下になると
前記水溶液の冷却を停止する第２の工程。

【００１０】このような制御手段および制御方法におい
ては、冷却壁の温度を検出できれば良いので、冷却壁の
水溶液に接する面と反対側の面の温度を検出するように
設けることが可能である。従って、冷却壁の水溶液側に
はセンサーを配置せずに氷の有無を判断することができ
る。また、冷却手段によって冷却壁の温度が低下するこ
とを考慮すると、冷却手段から少なくとも約１０ｍｍ程
度離れた位置の温度を検出することによってさらに感度
の良い判断が可能となる。

【００１１】このため、水および氷を保持可能な蓄熱槽
と、この蓄熱槽の内壁の少なくとも１部に配置された製
氷部とを有し、この製氷部が、熱伝導性の冷却壁と、こ
の冷却壁を外側から冷却する冷却手段とを備えている蓄
氷式冷水製造装置においては、冷却手段から離れた位置
の冷却壁の温度を外側から検出する検出手段を設けるこ
とによって氷の成長状態を判断でき、冷却手段のオンオ
フなどの制御に用いることができる。このような蓄氷式
冷水製造装置は、蓄熱槽内に冷却手段も検出手段も配置
されていないので、衛生的であり洗浄も容易である。さ
らに、蓄熱槽の外部から製氷状態を検出できるので、検
出手段のメンテナンスも不要であり、感度も非常に安定
した制御が行える。

【００１２】このため、蓄氷式冷水製造装置が冷却手段
と交互に冷却壁を加熱する加熱手段を備えている場合
は、冷却手段および加熱手段を検出手段の温度変化によ
って切り替えて運用する制御を行うことができる。ま
た、蓄熱槽に氷が蓄積されて冷却壁から脱氷ができなく
なり、冷却壁の着氷が成長を続ける状態になると検出手
段の温度が低下する。従って、検出手段の温度変化によ
って冷却手段および加熱手段の運転をオン・オフ制御す
ることによって無駄な冷却および加熱を防止してランニ
ングコストを下げることができる。

【００１３】蓄氷式冷水製造装置においても、冷却手段
や加熱手段の影響を防止していっそう高い感度を求める
には、検出手段を冷却手段から少なくとも約１０ｍｍ程
度離れた位置の温度を検出するように設置することが望
ましい。また、冷却手段が冷却壁の複数の領域に面して
配置されている場合は、検出手段を複数の領域の間の冷
却壁の温度を検出するように配置することによって複数
の領域で生成された氷の成長状態を複合的に判断でき
る。さらに、冷却手段が冷却壁の環状の領域に面して配
置されている場合は、検出手段を環状の領域のほぼ中心
の冷却壁の温度を検出するように配置することが望まし
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明の実施の形態を説明する。図１に、本発明の一例であ
る蓄氷式冷水製造装置の概略構成を模式的に示してあ
る。本例の蓄氷式冷水製造装置１は、水７および氷８を
保持できる蓄熱槽１０を備えており、この蓄熱槽１０で
製造された冷水７を外部のユーザ、例えば、空調システ
ムや食品の冷却装置などに冷水供給ポンプ５によって供
給されるようになっている。蓄熱槽１０は、底壁１１に
製氷装置２０が装着されており、この製氷装置２０で生
成された氷８および冷水７を保持できるように底壁１１
および側壁１２の周囲が断熱材１３で覆われている。本
例の蓄熱槽１０は、底壁１１が熱伝導性の良い金属性の
冷却壁となっており、製氷装置２０は、この冷却壁１１
の裏面側、すなわち、冷却壁１１の水７あるいは氷８と
接触する表面１１ａと反対側の裏面１１ｂに面して配置
されている。

【００１５】本例の製氷装置２０は、冷却壁１１の裏面
１１ｂに接して冷却壁３０を外側から冷却する蒸発器
（エバポレータ）２１およびエバポレータ２１に冷媒を
供給する冷却ユニット３１を備えた冷却系統と、同じく
冷却壁１１の裏面１１ｂの側から冷却壁を加熱するヒー
タ２２およびヒータに電力を供給して制御する加熱ユニ
ット３２を備えた加熱系統と、これら冷却系統および加
熱系統を制御する制御ユニット３３を備えている。エバ
ポレータ２１およびヒータ２２は、２つのセクション２
１ａ、２１ｂ、２２ａおよび２２ｂに分割されており、
底壁１１に２か所の製氷領域２５ａおよび２５ｂを構成
できるようになっている。さらに、冷却壁１１の裏面１
１ｂには、製氷領域２５ａおよび２５ｂの双方から若干
離れた、製氷領域２５ａおよび２５ｂの間（非製氷領
域）となる位置に温度センサー２３が装着されており、
この温度センサー２３によって冷却壁１１を介して蓄熱
槽１０の内部の水温を検出できるようになっている。従
って、このセンサー２３の出力を制御ユニット３３が取
り込んで冷却ユニット３１あるいは加熱ユニット３２に
対し種々の制御が行うことができる。例えば、本例の蓄
氷式冷水製造装置１においては、冷却系統と加熱系統が
タイマーで切り換えて製氷が行われるようになってお
り、このプロセスで製造された氷が蓄熱槽１０にほぼ満
杯になるまで蓄積されて製氷が完了した状態を温度セン
サー２３で検出して製氷プロセスを停止できるようにな
っている。

【００１６】図２に蓄熱槽１０を上から見た様子を示し
てある。本図に示したように、蓄熱槽１０の底面１１ａ
には裏面側に配置された２つのエバポレータ２１ａおよ
び２１ｂと、２つのヒータ２２ａおよび２２ｂによって
２つの製氷領域２５ａおよび２５ｂが構成されいてる。
そして、これらの製氷領域２５ａおよび２５ｂに挟まれ
たエバポレータ２１もヒータ２２も配置されていない非
製氷領域２６に温度センサー２３が配置されている。こ
れら２つの製氷領域２５ａおよび２５ｂの間隔は本例の
装置では約６０〜１００ｍｍ程度であり、そのほぼ中間
の位置に温度センサー２３が配置されている。従って、
温度センサー２３は一方の製氷領域から距離Ｘ（３０〜
５０ｍｍ程度）離れた位置に設置されている。もちろ
ん、製氷領域２５ａおよび２５ｂの間隔は上記の値に限
定されるものではない。また、温度センサー２３の配置
もこの位置に限定されるものではないが、後述するよう
に、温度センサー２３によって氷の有無を判断するに
は、製氷領域２５からある程度、例えば１０ｍｍ程度以
上は離れた位置に配置することが望ましい。

【００１７】図３に、製氷部２０によって蓄熱槽１０の
内部で氷を生成する様子を模式的に示してある。また、
図４に、その製氷過程において温度センサー２３によっ
て検出される温度変化の様子を示してある。時刻ｔ０に
蓄熱槽１０の水温が０°Ｃ近傍にあり製氷する条件が整
っているとすると、冷却系統のエバポレータ２１および
加熱系統のヒータ３２を交互に動かすことにより、２つ
の製氷領域２５ａおよび２５ｂで氷８が製造される。そ
して、図３（ａ）に示すように、適当な大きさの氷８に
なると底面１１ａから剥離して蓄熱槽１０の上方へ浮上
し蓄氷される。この間にエバポレータ２１（製氷領域２
５）から離れた位置にある温度センサー２３で検出され
る温度変化は殆どなく、水温の０°Ｃ近傍をエバポレー
タ２１およびヒータ２２の影響で多少上下に動く程度で
ある。

【００１８】この蓄氷プロセスを続けると、図３（ｂ）
に示すように、蓄熱槽１０の底面１１近傍まで氷８が蓄
積される。この結果、ヒータ２２を作動しても氷８が脱
氷せずに、エバポレータ２１によって冷却する次の工程
が始まり、底壁１１に着氷した状態で氷８が徐々に成長
する。このため、氷８が製氷領域２５ａおよび２５ｂか
ら底面１１ａに沿った左右の非製氷領域２６にも広が
り、さらにそれぞれの領域５ａおよび２５ｂの氷８が接
触して一体となった状態で成長を続ける。蓄氷式冷水製
造装置１の製氷能力にももちろん依存するが、例えば、
冷却系統を１時間運転してた後に１５分間加熱系統を運
転するサイクルを繰り返して製氷を行う蓄氷式冷水製造
装置１においては、氷が蓄熱槽１０にほぼ満杯になった
蓄氷の完了した後、すなわち、脱氷ができなくなってか
らほぼ３〜４時間程度で、両側から成長した氷８によっ
て６０〜１００ｍｍ程度の非製氷領域２６が覆われる。

【００１９】この間の製氷領域２５から離れた位置にあ
る温度センサー２３によって検出される温度変化は図４
に示した通りであり、時刻ｔ１に脱氷ができなくなると
徐々に温度が低下し、温度センサー２３が位置する非製
氷領域２６がほぼ氷で覆われた状態になると時刻ｔ０よ
り低温の状態で安定する。このような変化は、次のよう
に説明できる。まず、時刻ｔ１以前の脱氷を繰り返して
いる状態では、温度センサー２３が位置する冷却壁１１
の表面（底面）１１ａは蓄熱槽１０内の冷水７に接して
いるので温度センサー２３では水温が検出されている。
そして、時刻ｔ１に脱氷ができなくなって温度センサー
２３の位置する冷却壁１１の表面が氷に覆われ出すと、
氷自体は熱伝導度が非常に低いために冷水７から徐々に
断熱され、温度センサー２３の位置する冷却壁１１の領
域もエバポレータ２１によって冷却される。その結果、
温度センサー２３の温度が徐々に低下する。従って、水
温より低い適当な温度、例えば、−３°Ｃ程度を設定温
度とすることによって製氷領域から離れた位置の冷却壁
（底壁）１１の表面がある程度の氷で覆われたか否かを
判断することができる。また、このような状態は、脱氷
ができない蓄氷が完了した状態に相当するので、温度セ
ンサー２３の温度が設定値（例えば、−３°Ｃ）に達す
ると冷却系統および加熱系統を停止するといった制御を
行うことができる。さらに、温度センサー２３を用いて
冷却系統で生成される氷の大きさを判断することができ
るので、適当な大きさの氷が生成されたことを検出して
加熱系統に切り換えて脱氷を行うといった制御も可能で
ある。

【００２０】冷却系統および加熱系統を止めて蓄熱槽１
０に生成された冷水がユーザに供給され、蓄熱槽１０に
給水されると氷８が不足状態になるので着氷していたも
のが浮上する。この結果、時刻ｔ３に温度センサー２３
を設置している冷却壁１１の表面１１ａの氷が剥離して
水温を検出できるようになるので温度センサー２３の温
度も上昇する。従って、例えば、温度センサー２３の温
度が０°Ｃに達したときに再び冷却系統と加熱系統を稼
働状態にして製氷プロセスを再開するといった制御も可
能になる。

【００２１】図５に、本例の制御ユニットの処理の一例
をフローチャートを用いて示してある。本例では、エバ
ポレータ２１および冷却ユニット３１を備えた冷却系統
を用いて氷を作るために冷却するプロセスと、ヒータ２
２および加熱ユニット３２を備えた加熱系統を用いて氷
を剥離するプロセスとを、それぞれ冷却タイマーＣＴお
よび加熱タイマーＨＴを用いて切り換えて制御してい
る。まず、ステップＳＴ１において冷却タイマーＣＴお
よび加熱タイマーＨＴを０にリセットする。次に、ステ
ップＳＴ２において、温度センサー２３が検出した値を
設定値と比較して、設定値（本例では−３℃）よりも高
温ならば水温を検知している状態、すなわち、温度セン
サー２３の取り付けられた冷却壁１１の表面側１１ａが
氷で覆われていない状態なので、ステップＳＴ３へ移行
し、製氷プロセスを開始する。

【００２２】製氷プロセスにおいては、まず、ステップ
３において、冷却タイマーＣＴおよび加熱タイマーＨＴ
の値を確認し、両方が０の場合は冷却プロセスが開始さ
れる条件となっているのでステップＳＴ４で冷却タイマ
ーＣＴをスタートし、ステップＳＴ６で冷却を開始す
る。そして、ステップＳＴ２に戻ってセンサー温度を検
出する。一方、冷却タイマーＣＴが作動している場合は
ステップＳＴ５で冷却期間Ｔ１内であるかを確認し、冷
却期間Ｔ１内である場合はステップＳＴ６で冷却を続け
る。

【００２３】ステップＳＴ５で冷却期間Ｔ１を過ぎてい
る場合は、製氷領域に適当な厚みの氷８が形成されてい
るので、ステップＳＴ７で加熱タイマーＨＴの値を確認
し、加熱タイマーＨＴが０のときは加熱プロセスを開始
する。このため、ステップＳＴ８で加熱タイマーＨＴを
スタートしてステップＳＴ１０で加熱を開始する。そし
て、ステップＳＴ２に戻ってセンサー温度を検出する。
加熱タイマーＨＴが作動している場合は、ステップＳＴ
９で加熱期間Ｔ２内であるか否かを確認し、加熱期間Ｔ
２内であればステップＳＴ１０で加熱を続ける。一方、
加熱期間Ｔ２を過ぎている場合は、冷却プロセスおよび
加熱プロセスがすみ、製氷領域で形成された氷８が剥離
した状態であり、１サイクルの製氷プロセスが終了して
いるのでステップＳＴ１に戻って冷却タイマーＣＴおよ
び加熱タイマーＨＴをリセットする。

【００２４】一方、ステップＳＴ２において、温度セン
サー２３の温度が設定値より低下しており、温度センサ
ー２３の設置された冷却壁１１の表面側１１ａが氷で覆
われた状態である。従って、蓄氷が進んで蓄熱槽１０が
氷８で満杯状態となり新たな氷が浮上するスペースが無
い状態であることが想定できる。このため、ステップＳ
Ｔ１１に移行し、冷却および加熱プロセスを停止する。
そして、タイマーＣＴおよびＨＴをリセットした後、ス
テップＳＴ２に再び戻って温度センサー２３の状況を確
認する。

【００２５】このように、本例の蓄氷式冷水製造装置１
は、蓄熱槽１０の底壁１１を冷却壁とした製氷装置２０
を備えており、蓄熱槽１０の底壁１１の裏面１１ｂの側
に設けた温度センサー２３の温度変化によって蓄氷状態
を判別することができ、温度センサー２３によって冷却
系統および加熱系統をオンオフすることができる。従っ
て、蓄氷が完了した状態で冷却系統および加熱系統を停
止することによって無駄な電力消費を削減することがで
きる。さらに、本例においては、底壁１１の裏面側１１
ｂに設けられた温度センサー２３を用いてこのような制
御ができるので、従来の電気伝導度で氷の量を検出して
いたような制御系統と異なり、センサーが蓄熱槽内の水
に含まれるカルキやその他の不純物で汚染されて感度が
低下する心配はなく、非常に信頼性の高い制御が可能で
ある。また、温度センサー２３も水中に浸されるのでは
なく、底壁１１の裏面側１１ｂ、すなわち、外側に設置
されているので、漏電や防水などの対策は不要であり安
価なものを採用することができる。さらに、温度センサ
ー２３を底壁１１の外側に設ければ良いので、温度セン
サー２３に対する配線や取付も容易である。このため、
底壁を配線が貫通したり、槽内に配線を設置するといっ
た手間がかかり漏水の原因となりやすい配線形態を採用
しなくて済む。また、蓄熱槽１０に水があるか否かにか
かわらず、温度センサーのメンテナンスや交換も容易に
できる。このように、本例の蓄氷式冷水製造装置１は、
温度センサーを冷却壁の外側に設置して氷の状態を把握
することができるので、蓄熱槽１０の構成が非常に簡易
になり、信頼性が高く使い勝手の良い蓄氷式冷水製造装
置を安価に提供することができる。

【００２６】さらに、本例の蓄氷式冷水製造装置１は、
温度センサー２３のみならず、エバポレータ２１および
ヒータ２２も蓄熱槽１０の底壁１１の裏側１１ｂに配置
されている。従って、蓄熱槽１０の内部には突起物はな
にもなく、非常に洗浄し易く常に衛生的に管理すること
ができる。このため、空調などの工業的な利用はもちろ
ん、食品などを取り扱う業務において冷水を供給する場
合に好適である。そして、温度センサー２３を用いた制
御によって無駄な電力消費を防止できるのでランニング
コストも低く、本例の蓄氷式冷水製造装置１により安全
で冷たい水を安価に供給することができる。

【００２７】本発明の温度センサーを用いた制御は、底
壁といった冷却壁の表面側の氷の有無を、裏面側の温度
変化で感知しているものであり、このような制御は、上
記の蓄氷が完了したか否かを判断する制御だけではな
く、その他の制御にももちろん使用することができる。
例えば、図６に、冷却プロセスと加熱プロセスの切り換
えに、上記のような温度センサーを用いた例を示してあ
る。この例においては、それぞれの製氷サイクルにおい
て、まず、ステップＳＴ２１において、温度センサーの
値を設定値（例えば上記と同様に−３℃）を比較して、
温度センサーの値が設定値よりも高くなれば、温度セン
サーの反対側の面には未だ氷が形成されていないのでス
テップＳＴ２２に移行し、冷却を続けて蓄熱槽内の水を
氷結させる。一方、ステップＳＴ２１において、温度セ
ンサーの値が設定値以下になれば、温度センサーの反対
側の面まで氷が形成されているので、ステップＳＴ２３
に移行して加熱プロセスに切り換え、氷を剥離する。そ
して、剥離が終了すると再び温度センサーの反対側の面
が水に触れるので温度センサーの値は上昇し、これによ
ってステップＳＴ２２の冷却プロセスを再開する。この
ようにして冷却および加熱を繰り返すことも可能であ
り、蓄熱槽１０に氷８を効率良く溜めることができる。

【００２８】また、本例の蓄氷式冷水製造装置１は、２
つに分割された製氷領域２５ａおよび２５ｂの中間に温
度センサー２３を取り付けているが、温度センサー２３
の取付位置も本例に限定されるものではない。例えば、
図２と異なった配置を図７に示してあるように、一方の
製氷領域２５ａと蓄熱槽の側壁１２との間に温度センサ
ー２３を設置しても良い。温度センサー２３と製氷領域
２５ａ、すなわち、エバポレータ２１との距離Ｙは、温
度センサー２３によって検出したい氷の大きさによって
変えることができ、例えば、１０〜４０ｍｍ程度に設定
できる。しかしながら、温度センサー２３がエバポレー
タ２１あるいはヒータ２２に近いと、それらからの熱影
響を受けて温度が変わりやすくなるのである程度の距離
を確保することが望ましい。本願の発明者らの測定によ
ると、ほぼ１０ｍｍ程度の最小距離をエバポレータ２１
との間に確保しておくことで十分な感度を得ることがで
き、温度センサー２３が検出した温度変化によって底壁
１１の表面側（底面）１１ａに氷があるかないかの判断
をすることができる。一方、図２に示したような配置の
場合は、両側の製氷領域２５ａおよび２５ｂの熱影響を
受けるので、製氷領域と温度センサーとの距離Ｘを多少
長く確保することが望ましく、３０〜５０ｍｍ程度にす
ることが望ましい。また、図２に示したように、２つの
製氷領域２５ａおよび２５ｂの間に温度センサーを設置
すると、両側から成長した氷の厚みが温度変化に反映さ
れるので、温度変化率が大きくなり氷の状態が判断しや
すい。また、両側の製氷領域の状態が１つの温度センサ
ーで管理できるというメリットもある。

【００２９】図８に、さらに異なった製氷領域２５の配
置を示してある。この配置では、底面１１ａのほぼ全面
に製氷領域２５が配置されており、その中心にほぼ円形
の非製氷領域２６が形成されている。そして、その非製
氷領域２６の中心の裏面側にに温度センサー２３が設置
されている。図２に示した例と同様に、温度センサー２
３の周囲に環状の製氷領域２５が設けられているので、
エバポレータなどからの影響を若干考慮して温度センサ
ー２３と製氷領域２５との距離Ｙは、２０〜６０ｍｍ程
度に設定することが望ましい。従って、例えば、半径２
０〜６０ｍｍ程度の非製氷領域２６を製氷領域２５の中
に設けて、そのほぼ中心の裏側に温度センサー２３を設
置すれば良い。

【００３０】図９に、さらにことなる製氷領域２５の配
置を示してある。この配置では、底面１１ａのほぼ全面
に製氷領域２５が配置され、その製氷領域２５と側面１
２との間に温度センサー２３が配置されている。温度セ
ンサー２３と製氷領域２５との間隔Ｙは、図７に示した
例と同様に１０〜４０ｍｍに設定することが望ましい。

【００３１】なお、上記では、蓄氷式冷水製造装置に適
用された製氷装置に基づき本発明を説明しているが、本
発明の製氷装置は飲料水などの水にかぎらず、適当な含
有物を含んだ水溶液を凝固点以下まで冷却して氷結する
氷結装置としてももちろん利用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の製氷装
置および蓄氷式冷水製造装置は、表面が冷水に接し、裏
面がエバポレータなどの冷却手段に接した蓄熱槽の底壁
などの冷却壁の冷却手段から若干離れた部分の温度を、
冷水と反対側の裏面に設けられた温度センサーで検出す
ることによって表面に氷が付着しているか否かを判断で
きるようにしている。このため、氷の有無によって冷却
手段あるいはその他の制御を行う場合には、温度センサ
ーの出力を使用することが可能であり、蓄氷式冷水製造
装置においては、蓄氷が完了したか否かの判断を温度セ
ンサーで行うことができる。このように、本発明によ
り、氷の状態を蓄熱槽の外側に設置した温度センサーで
把握することができるので、蓄熱槽内には突起物などの
洗浄の邪魔になったり汚染物が溜まる原因となるような
部分を設けずにすみ、非常に衛生的な蓄氷式冷水製造装
置を提供でき、この蓄氷式冷水製造装置から食品加工な
どにも安心して使用できる冷水を供給することができ
る。また、温度センサーによって蓄氷の状態を判断して
冷却ユニットおよび加熱ユニットを停止できるので、無
駄な電力の消費を防止することができる。そして、制御
に用いる温度センサーを水に浸さなくて済むので、安価
で耐久性の高いセンサーを用いて信頼性の高い制御を行
うことができる。また、温度変化によって氷の有無を判
断するようにしているので、安定した結果が得られ、誤
動作もほとんど見られない。従って、本発明により、安
価で信頼性が高く、さらに、省電力型の製氷装置および
蓄氷式冷水製造装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る蓄氷式冷水製造装置
の概略構成を模式的に示す図である。

【図２】図１に示す蓄氷式冷水製造装置の蓄熱槽の底面
を上方から見た図であり、製氷領域および温度センサー
の配置を示す図である。

【図３】図１に示す蓄氷式冷水製造装置において、氷が
生成する様子を示す図であり、図３（ａ）は製氷が継続
して行われている状態を示し、図３（ｂ）は蓄氷が完了
して脱氷ができずに氷が成長している状態を示す。

【図４】図３に示す製氷過程において、温度センサが検
出する温度変化を示すグラフである。

【図５】図１に示す蓄氷式冷水製造装置の制御の１例を
示すフローチャートである。

【図６】図５に示した制御方法と異なった例を示すフロ
ーチャートである。

【図７】図２と異なった温度センサーの取り付け例を示
す図である。

【図８】さらに異なった温度センサーの取り付け例を示
す図である。

【図９】さらに異なった温度センサーの取り付け例を示
す図である。

【符号の説明】

１・・蓄氷式冷水製造装置 １０・・蓄熱槽 １１・・底壁（冷却壁） １１ａ・・底壁の表面（蓄熱槽の底面） １１ｂ・・底壁の裏面 １２・・蓄熱槽の側面 １３・・断熱壁 ２０・・製氷装置 ２１・・エバポレータ ２２・・ヒータ ２３・・温度センサー ２５・・製氷領域 ２６・・非製氷領域 ３１・・冷却ユニット ３２・・加熱ユニット ３３・・制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹前 清孝 長野県須坂市大字幸高246番地 オリオン 機械株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶液、およびこの水溶液を少なくとも
   凝固点まで冷却できる冷却手段の双方に接した熱伝導性
   の冷却壁と、 この冷却壁の前記冷却手段から離れた位置の温度によっ
   て、その位置近傍における氷の有無を判断可能な検出手
   段とを有することを特徴とする製氷装置。
2. 【請求項２】 水溶液、およびこの水溶液を少なくとも
   凝固点まで冷却できる冷却手段の双方に接した熱伝導性
   の冷却壁と、 この冷却壁の前記冷却手段から離れた位置の温度が設定
   値より下がると前記冷却手段を停止する制御手段とを有
   することを特徴とする製氷装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記制御手段は、前
   記冷却壁の前記水溶液に接する面と反対側の面の温度を
   検出することを特徴とする製氷装置。
4. 【請求項４】 水溶液を少なくとも凝固点まで冷却でき
   る冷却手段を用いて製氷する製氷装置の制御方法であっ
   て、 前記水溶液および前記冷却手段の双方に接した熱伝導性
   の冷却壁の前記冷却手段から離れた位置の温度を検出す
   る第１の工程と、 前記検出された温度が設定値以下になると前記水溶液の
   冷却を停止する第２の工程とを有することを特徴とする
   製氷装置の制御方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記第２の工程で
   は、前記冷却壁の前記水溶液に接する面と反対側の面の
   温度を検出することを特徴とする製氷装置の制御方法。
6. 【請求項６】 水および氷を保持可能な蓄熱槽と、この
   蓄熱槽の内壁の少なくとも１部に配置された製氷部とを
   有し、 この製氷部が、熱伝導性の冷却壁と、この冷却壁を外側
   から冷却する冷却手段と、この冷却手段から離れた位置
   の前記冷却壁の温度を外側から検出する検出手段とを備
   えていることを特徴とする蓄氷式冷水製造装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記製氷部は、前記
   冷却壁を加熱する加熱手段と、前記冷却手段および前記
   加熱手段を前記検出手段の温度変化によって切り替えて
   運用する制御手段とを備えていることを特徴とする蓄氷
   式冷水製造装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、前記製氷部は、前記
   冷却壁を加熱する加熱手段と、前記冷却手段および前記
   加熱手段の運転を前記検出手段の温度変化によってオン
   ・オフ可能な制御手段とを備えていることを特徴とする
   蓄氷式冷水製造装置。
9. 【請求項９】 水および氷を保持可能な蓄熱槽の内壁の
   少なくとも１部に配置された熱伝導性の冷却壁を外側か
   ら冷却手段によって冷却して製氷する蓄氷式冷水製造装
   置の制御方法であって、 前記冷却手段から離れた位置の前記冷却壁の温度を外側
   から検出して前記冷却手段をオンオフする工程を有する
   ことを特徴とする蓄氷式冷水製造装置の制御方法。
10. 【請求項１０】 水および氷を保持可能な蓄熱槽の内壁
    の少なくとも１部に配置された熱伝導性の冷却壁を外側
    から冷却手段および加熱手段によって交互に冷却および
    加熱して製氷する蓄氷式冷水製造装置の制御方法であっ
    て、 前記冷却手段から離れた位置の前記冷却壁の温度を外側
    から検出して前記冷却手段および加熱手段を切り替える
    工程を有することを特徴とする蓄氷式冷水製造装置の制
    御方法。
11. 【請求項１１】 水および氷を保持可能な蓄熱槽の内壁
    の少なくとも１部に配置された熱伝導性の冷却壁を外側
    から冷却手段および加熱手段によって交互に冷却および
    加熱して製氷する蓄氷式冷水製造装置の制御方法であっ
    て、 前記冷却手段から離れた位置の前記冷却壁の温度を外側
    から検出して前記冷却手段および加熱手段をオンオフす
    る工程を有することを特徴とする蓄氷式冷水製造装置の
    制御方法。