JPH10281603A - 製氷機及びその制御方法 - Google Patents

製氷機及びその制御方法

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JPH10281603A
JPH10281603A JP10088946A JP8894698A JPH10281603A JP H10281603 A JPH10281603 A JP H10281603A JP 10088946 A JP10088946 A JP 10088946A JP 8894698 A JP8894698 A JP 8894698A JP H10281603 A JPH10281603 A JP H10281603A
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cycle
ice
temperature
condenser
refrigerant
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JP10088946A
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English (en)
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Charles E Schlosser
イー シュロッサー チャールズ
Cary J Pierskalla
ジェイ ピアスカーラ キャリー
Gregory F Krcma
エフ クルックマ グレゴリー
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Manitowoc Foodservice Group Inc
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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
    • F25C1/00—Producing ice
    • F25C1/12—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs
    • 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
    • F25C5/02—Apparatus for disintegrating, removing or harvesting ice
    • F25C5/04—Apparatus for disintegrating, removing or harvesting ice without the use of saws
    • F25C5/08—Apparatus for disintegrating, removing or harvesting ice without the use of saws by heating bodies in contact with the ice
    • F25C5/10—Apparatus for disintegrating, removing or harvesting ice without the use of saws by heating bodies in contact with the ice using hot refrigerant; using fluid heated by refrigerant
    • 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
    • F25C1/00—Producing ice
    • F25C1/18—Producing ice of a particular transparency or translucency, e.g. by injecting air
    • 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
    • F25C2400/00—Auxiliary features or devices for producing, working or handling ice
    • F25C2400/14—Water supply

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な制御系を備えていて、効率が向上した
製氷機を提供する。 【解決手段】 製氷機は冷凍系と給水系と制御系とから
成る。冷凍系は、圧縮機、入口及び出口を備えた凝縮
器、膨張装置、蒸発器及び冷媒ラインで構成され、給水
系は、清水入口、水循環装置、蒸発器と熱接触関係にあ
る氷成形装置及び給水ラインで構成され、制御系は、凝
縮器の出口と熱接触関係にある温度検知装置（62）及び
温度検知装置からの入力を凍結サイクル開始後の所定の
時期に用いて凍結サイクルの所望持続時間を決定する動
作と、上記入力を凍結サイクルの開始前の所定の時期に
用いて収穫サイクルの所望持続時間を決定する動作の双
方又はいずれか一方を行い、その後、冷凍系及び給水系
を制御して所望持続時間の終了まで凍結サイクルと収穫
サイクルの両方又はいずれか一方で動作させるようプロ
グラムされたマイクロプロセッサ（64）で構成されてい
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、製氷機に関し、特
に自動製氷機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多くの
自動製氷機がここ何年にもわたって開発された。これら
製氷機の大抵のものは、給電系及び給水系に接続され、
標準型冷凍装置又は冷凍系を用いて氷を製造する自立形
ユニットであった。製氷機は凍結サイクル及び収穫サイ
クルを通じて製氷機を自動的に操作し、十分な氷の供給
量が得られると製氷機の作動を停止させる制御装置又は
制御系を有する場合が多い。かかる製氷機は、数百ポン
ドの氷を一時間で製造する大型機から数ポンドの氷を一
時間で製造する小型機まであらゆるサイズが揃ってお
り、かかる各種製氷機の制御系は、複雑精巧なものから
単純なものまで様々である。多くの角氷製氷機は、圧縮
機からの高温冷媒を角氷成形用蒸発器板の背部に取り付
けられた蒸発器に直接送ることによって角氷を収穫する
高温ガスバイパス弁を用いている。水を凍結して氷にし
ないで、その代わりに蒸発器は氷を溶かす。収穫サイク
ルの開始時期及び終了時期を知ることは、重要である。
製氷機の最大効率を達成するには、氷が十分生じたとき
に収穫サイクルを開始させ、そして、氷が氷成形蒸発器
板から放出されると収穫サイクルを直ぐに停止させるこ
とが必要である。従来特許は、収穫サイクルを開始させ
る氷厚さセンサ及び氷成形蒸発器板からの角氷の落下時
を検出する電気機械式センサ、例えば水カーテンスイッ
チの使用を教示している。収穫サイクルを開始させたり
停止させる他の制御センサ及び機構が数多く存在する。
【０００３】複雑精巧な制御系のうち多くのものに関す
る一問題は、これら制御系が製氷機のコストを相当に増
大させる構成要素を必要とすることにある。製造費が最
小限に抑えられる比較的小型の製氷機については、制御
系が製氷機を最も効率のよい仕方では作動させることが
ないというトレードオフの関係がある。たとえば、製氷
機の中には、凍結サイクル及び収穫サイクルの持続時間
が、圧縮機の吸込み側の冷媒の温度又は圧力を測定する
センサに基づくものがある。また製氷機によっては、蒸
発器又はその出口に設けられたサーモスタットを利用す
るものもある。これらの製氷機では、所定の温度に達す
ると製氷機が収穫サイクルに切り替わり、別の温度に達
すると製氷機が切り替わって凍結サイクルに戻る。周囲
温度が温かいと、凍結サイクル持続時間は長くなる。か
かる製氷機の中には、調節ノブが設けられていて、角氷
厚さが厚すぎたり薄すぎると、サイクル時間を所望に応
じて増減できるようになっているものがある。
【０００４】簡単な制御系に関する一問題は、これが幾
つかの変数を自動的には考慮しないということである。
たとえば、最適な凍結サイクル及び収穫サイクル持続時
間は、周囲空気温度だけでなく、凝縮器をどのようにク
リーニングするかとか何らかの異物が凝縮器の前を通り
過ぎようとする空気の流れを遮断しているのかどうかと
いうような要因にも左右される。調節ノブを用いるとこ
れら要因の変化に合わせてサイクル時間を調節できる
が、これには点検整備の技術者が必要である場合が多
く、また、かかる調節は適正には行われない。その結
果、製氷機は十分な氷を製造できず、しかも必要レベル
以上に高い運転費がかかる。アルベレツ氏等に付与され
た米国特許第５，１８２，９２５号及び第５，２９１，
７５２号は、リザーバに当初入れられた一回分の水のう
ち十分な量が凍って氷になり、それにより低水位センサ
を引き外すと、収穫サイクルを開始させる製氷機を開示
している。凝縮器の出口に配置されたサーミスタを用い
て収穫サイクルを終了させる。高温ガス霜取り弁を通っ
て流れている高温ガスがどれほど高温かが分かるように
冷媒の温度は収穫サイクルの最初にサーミスタによって
測定される。次に、マイクロコントローラが、収穫サイ
クルの完了時に蒸発器からの冷媒温度がどれほどである
べきかを決定する。蒸発器の出口側に設けられた別のサ
ーミスタをモニターし、この温度に達すると、制御系は
収穫サイクルを終了させて凍結サイクルに戻る。別法と
して、マイクロコントローラは収穫持続時間を設定す
る。さらに別の手法として、マイクロコントローラは、
蒸発器を出る冷媒の昇温速度を見て、実質的な昇温が検
出されると、収穫サイクルを停止させる。
【０００５】この制御装置には幾つかの欠点がある。第
１に、この制御装置では、低水位センサ及び２つのサー
ミスタを含む種々のセンサが必要である。第２に、蒸発
器の出口側に配置されサーミスタは、低温冷媒戻りライ
ン上で結露が生じないように保護する必要があり、しか
も圧縮機（これもこのラインに連結されている）からの
振動を受けるような場所に配置されている。第３に、サ
ーミスタが凝縮器を出た冷媒の温度を検知する時期は、
収穫サイクルの開始直後であり、これは冷凍サイクル
中、比較的不安定な時間であり、それにより作業の一貫
性が一層困難になる。水位センサ又は氷厚さセンサを使
用しないで（なお、これらは共に、典型的な使用環境条
件で繰返し使用されると故障する）、収穫サイクルを開
始できる簡単な制御装置を開発できれば非常に有益であ
る。小型製氷機に使用でき、これらの製造費をそれほど
増大させずに、従来公知の簡単な制御系と比較して製氷
機の効率を大幅に向上させることが出来る安価な制御系
を開発できれば有益である。かかる改良型制御系は、周
囲温度だけでなく、凝縮器コイルに付着した汚れの増量
傾向及び凝縮器コイルの前を通り過ぎる空気流の部分的
遮断をも含む種々の条件に基づいて収穫サイクルを開始
させたり停止させることが好ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】最適凍結サイクル持続時
間と、冷媒が凍結サイクルの安定した部分内にあって氷
が凍結しはじめたとき、凍結サイクルの開始後の所定の
時期において凝縮器を出ている冷媒の温度との間には強
い相関関係があることが分かった。また、最適収穫サイ
クル持続時間と、凍結サイクルの終了前の所定の時期に
おいて凝縮器を出ている冷媒温度との間には強い相関関
係があることも分かった。本発明者によまこれらの知見
及び関連の知見を利用して、好ましくはセンサを一つだ
け使用すると共に凝縮器の出口側に配置されたサーミス
タを使用する製氷機用の簡単な制御系を開発した。第１
の特徴に関し、本発明の要旨は、圧縮機、凝縮器、膨張
装置、蒸発器及びこれらの間の冷媒ラインを有する製氷
機の収穫サイクルを開始させる方法であって、圧縮機か
らの冷媒が凝縮器に流れ、そして膨張装置を通って蒸発
器に流れる凍結サイクルを開始させる段階ａ）と、凝縮
器と膨張装置との間の箇所で、凍結サイクル開始後の所
定の時期に冷媒の温度を測定する段階ｂ）と、測定した
温度を用いて凍結サイクルの所望の持続時間を決定する
段階ｃ）と、凍結サイクルを終了させ、凍結サイクルの
所望持続時間の終わりに収穫サイクルを開始させる段階
ｄ）とを有することを特徴とする方法にある。
【０００７】第２の特徴に関し、本発明の要旨は、製氷
機の収穫サイクル持続時間を制御する方法であって、冷
媒が圧縮機により圧縮されて凝縮器に吐出され、凝縮器
から冷媒が冷媒ライン中を膨張装置に流れ、蒸発器を通
って圧縮機に戻る凍結サイクルを開始させる段階ａ）
と、凝縮器を出た冷媒の温度を凍結サイクルの終了前の
所定の時期に測定する段階ｂ）と、段階ｂ）で測定した
温度を用いて収穫サイクルの所望持続時間を決定する段
階ｃ）と、段階ｃ）で決定された時間後に収穫サイクル
を終了させる段階ｄ）とを有することを特徴とする方法
にある。好ましくは、本発明の第１及び第２の特徴は併
用される。第３の特徴に関し、本発明の要旨は、製氷機
であって、冷凍系と、給水系と、制御系とから成り、冷
凍系は、圧縮機、入口及び出口を備えた凝縮器、膨張装
置、蒸発器及び相互連結用冷媒ラインで構成され、給水
系は、清水入口、水循環装置、蒸発器と熱接触関係にあ
る氷成形装置及び相互連結用給水ラインで構成され、制
御系は、凝縮器の出口と熱接触関係にある温度検知装置
及び温度検知装置からの入力を、凍結サイクル開始後の
所定の時期に用いて凍結サイクルの所望持続時間を決定
する動作と、凍結サイクルの開始前の所定の時期に用い
て収穫サイクルの所望持続時間を決定する動作の双方又
はいずれか一方を行い、しかる後、冷凍系及び給水系を
制御して所望持続時間の終わりまで凍結サイクルと収穫
サイクルの両方又はいずれか一方で動作させ、しかる
後、サイクルを切り換えるようプログラムされているマ
イクロプロセッサで構成されていることを特徴とする製
氷機にある。
【０００８】サーミスタを用いて凍結サイクル開始後の
所定の時期又は凍結サイクルの終了前の所定の時期に凝
縮器を出ている冷媒の温度を測定することによって、例
えば凝縮器の清浄度、空気流の遮断具合、周囲空気の温
度、圧縮機の変動のような変数を正確に考慮できる。さ
らに、サーミスタは代表的には温かく且つ乾燥した環境
中に配置される。また、制御系の好ましい実施形態は、
この一つのサーミスタを用いて凍結サイクルと収穫サイ
クルの両方の最適持続時間を決定する。かくして、製氷
機の主要な制御機能をたった一つのセンサを用いて制御
できる。本発明の上記利点及び他の利点は、添付の図面
を参照すると最もよく理解されよう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明を具体化した製氷機１０の
好ましい実施形態が図１〜図４に示されている。製氷機
は、上方部分に位置した断熱壁及び機械的構成要素のう
ち幾つかが納められたベースを備えたキャビネット１４
内に収容されている。ドア１２（図１には示している
が、図面を分かりやすくするため他の図では省いてあ
る）が、キャビネット１４の正面開口に嵌まっている。
製氷機のベース部分の前部は、空気をベース区画室に通
すグリル１６によって覆われている。ドア１２は好まし
くは、誰かが製氷機１０から氷を取り出したい時にドア
を上に回して製氷機１０の頂部内へ滑り込ませることが
できるようにするピボットでキャビネット１４の頂部に
連結されている。
【００１０】製氷機１０の内側には、製氷機のベース区
画室の上方に着座した状態で氷貯蔵ビン３６が設けられ
ている。製氷機は、給水系、冷凍系及び制御系を有し、
これらの各々につき以下に詳細に説明する。給水系は、
好ましくは従来設計のポンプ４４の形態の水循環装置を
有する。ポンプのベースは、氷貯蔵ビン３６の上方でキ
ャビネット１４の内側に取り付けられた貯水器又は水リ
ザーバ４６内に位置している。水は、好ましくは水入口
電磁弁４２（図６）によって制御される清水入口４１を
通って貯水器４６に流入する。過剰の水は、図４で最も
よく分かるように立て管５０から溢れ出て排水ライン５
８から流れ出るようになる。ポンプ４４からの水は、水
ライン５４を通って分配器５２に至り、分配器５２から
その中に成形されたバッフル（図３で最もよく分かる）
の周りに流れ、そして氷成形装置４８（これについて
は、以下に一層詳細に説明する）上に流下する。凍結し
ない水はリザーバ４６内へ戻る。クリーニング作業中、
リザーバは好ましくは、立て管５０を引き抜くことによ
って排水される。
【００１１】氷成形装置４８は好ましくは、独特なプレ
ス加工金属パンで構成される。従来、かかるパンの製作
にあたっては、金属板を折り曲げてパンの底部を包囲す
る側部を形成していた。これら側部が互いに接する縁
は、水がパンから漏れ出ないように封止する必要があ
る。本発明のパンは好ましくは、銅から絞り加工（draw
ing)又はプレス加工（stamping）され、かくして側壁は
底板と一体ユニットとして形成される。側壁が互いに交
差又は接するコーナー部は、それ以上の処理をしなくて
も水不浸透性である。氷成形装置４８はさらに、角氷が
形成される個々のポケットを形成するようパンの側壁と
協働するグリッド４９（図４）を有する。グリッド４９
の水平部材とパンの頂部及び底部側壁は、約１５°の角
度をなして下方に傾斜していて、パンの背部に設けられ
ている蒸発器コイル２４を霜取りするよう収穫サイクル
が開始すると、角氷が容易に滑り出るようになってい
る。氷成形装置４８は好ましくは、プレス加工金属パン
をインサート射出成形してプラスチック構成部品がパン
上に成形されるようにすることによって作られる。図１
で最もよく分かるように、これらプラスチック構成部品
は、氷成形装置４８をキャビネット１４に取り付けるた
めのタブ及び氷成形装置から落下する角氷をそらしてこ
れらが貯水器４６内に落下しないで氷貯蔵ビン３６内に
落下するようにするフィン１７を含む。好ましくは、プ
レス加工金属パンは、その外縁部の周りにリップを有
し、このリップは成形工具と協働して成形中の塑性流動
を遮断する。
【００１２】図５に概略的に示す冷凍系は、圧縮機２
２、凝縮器２８、蒸発器２４及び細管２６の形態の膨張
装置を含む。圧縮機２２及び凝縮器２８は、製氷機１０
のベース内に収容されている。蒸発器は、氷成形装置４
８の背部に取り付けられた蛇のように曲がりくねった管
又はコイルの形態である（図４）。通常、冷媒は圧縮機
２２から凝縮器２８に流れ、次に細管２６を通って蒸発
器２４に流れる。しかしながら、収穫サイクル中、高温
ガスバイパス弁３０が開いて高温冷媒が圧縮機２２から
蒸発器２４へ直接流れるようにする。冷凍系は好ましく
は、細管２６から見て直ぐ上流側に位置した乾燥器２５
を更に有する。細管２６は、蒸発器２４の入口側に連結
されている。細管２６は、直径が非常に小さくて絞り手
段として機能し、これを通る冷媒の流れに対して測定で
きる程度の抵抗を与える。冷媒は、細管２６に流入する
ときには液体の形態であるが、次に蒸発器内で膨張して
気体になる。かくして、制流作用を発揮できる細管２６
は膨張装置として役立つ。細管２６は、図５に点線で示
すように圧縮機２２の吸込み側に連結された冷媒ライン
の周りに巻き付けられており、次に、この冷媒ラインの
外壁を貫通し、冷媒ラインの内部を下方へ延びている。
細管２６は吸込み側冷媒ラインを出て、蒸発器２４の入
口側で冷媒ラインに入る。細管と吸込み側冷媒ラインと
の間の接触により、ライン相互間の良好な熱接触関係が
得られ、米国特許第５，０６５，５８４号で説明されて
いるように冷媒に関する熱伝達を内部で行なわせること
ができる。なお、かかる米国特許の内容を本明細書の一
部を形成するものとしてここに引用する。大体におい
て、冷凍系の細かい点は本発明にとって重要ではなく、
むしろこれらは当業者における通常の知識に属し、した
がってこれ以上詳細には説明しない。しかしながら、他
の小型製氷機に関しては、正確な量の冷媒を冷凍装置内
で使用することは製氷機の適正な作動にとって非常に重
要であることは注目される。
【００１３】製氷機１０の制御系の構成要素は非常に非
常に少ない。上述のように、感温装置又は温度検出装
置、好ましくはアルミニウムカプセル入りサーミスタ６
２が、凝縮器２８の出口側に配置されている。好ましい
サーミスタ６２は、ペンシルベニア州セント・マリーズ
に所在のアドバンスト・サーマル・プロダクツ社から入
手できる部品（番号E1004AB22P1)である。好ましくは、
サーミスタ６２は、冷媒ラインの直線部分に良好な熱接
触関係をなして設けられており、これを管クランプ７４
によって定位置に保持するのがよい（図５）。サーミス
タは、熱可変抵抗器であり、その抵抗はその温度に比例
して変化する。一対の電線６３が、サーミスタ６２を製
氷機１０内に設けられた回路基板に接続している。既知
電圧の電流がサーミスタ６２に供給される。凝縮器２８
から出る冷媒の温度が変化すると、冷媒管及びアルミニ
ウムカプセルは、熱伝導により熱を迅速に伝達し、それ
によりサーミスタ６２の温度、それゆえに抵抗もまた変
化させる。その結果、サーミスタ６２両端に生じる電圧
降下により、冷媒ラインの温度に比例した電気出力が得
られる。次に、この電気出力、即ち電圧降下を制御系の
残部内において入力として用いる。
【００１４】本発明の好ましい制御系は、図６に示す回
路基板又は制御盤６５に取り付けられたマイクロプロセ
ッサ６４を有する。制御盤６５には、さらに、変圧器６
６、ヒューズ６７、数多くの電線を回路基板６５に取り
付けることができるようにするコンセント及びプラグ６
８、３つの継電器７７，７８，７９、ＬＥＤライト８０
及び凍結サイクル回数を手動で増加させるのに用いられ
る氷厚さ調節ノブ８１が取り付けられている。一対のジ
ャンパ線８２を用いて高圧カットアウトスイッチ８３を
回路基板６５に接続するのがよいが、これは任意であ
る。高圧カットアウトスイッチは、水冷式凝縮器を用い
る場合に必要な周知の安全装置である。もし製氷機１０
がこれからの排水を重力の作用で下水ラインに排水でき
ないところに設置されていれば、排水ポンプ（図示せ
ず）を用いるのがよい。かかる排水ポンプは、これが故
障した場合に主装置の作動を停止させるよう主装置に配
線できる安全用バックアップスイッチを有する場合が多
い。ジャンパ線８２を用いてかかる排水ポンプの安全用
バックアップスイッチを接続し、もしかかる排水ポンプ
が故障しても製氷機１０の作動を停止させることができ
るようにするのがよいが、これは任意である。もし排水
ポンプと高圧カットアウトスイッチの両方を用いる場
合、排水ポンプの安全用バックアップスイッチ及び高圧
カットアウトスイッチを、ジャンパ線８２の使用により
直列に配線し、いずれかのスイッチを使用して製氷機の
作動を停止させることができるようにするのがよい。
【００１５】図６は、製氷機の他の構成要素、例えば、
空気を凝縮器に引き込むファン７０、水ポンプ４４、高
温ガス電磁弁３０及び水入口電磁弁４２の電気的配線状
態を示している。図６の電気的略図は、製氷機が氷を製
造しているときにこれらの構成要素を電気的に動作して
いる状態で示している。圧縮機２２は好ましくは、始動
装置８６だけでなく組込み式過負荷保護装置８５も有し
ている。製氷機１０は好ましくは、３つの位置を備えた
トグルスイッチ８７を有する。図６では、トグルスイッ
チは、その常態の「オン（作動）」又は「製氷」位置で
示されている。接触が行なわれていない場合（スイッチ
がその中央位置にある場合）、製氷機はオフ（作動停
止）状態である。下部の連結が行なわれると、製氷機は
「洗浄」モードに切り替わる。これについては以下に説
明する。制御系は好ましくは、氷貯蔵ビン３６が冷凍シ
ステムを作動停止させることができるほど十分な量の氷
を収容したときを検出するビンサーモスタット８８を更
に有する。ビンサーモスタットは、当該技術分野で周知
のように可撓性の細管を用いている。細管を保護するた
めに、図１、図３及び図４で最もよく分かるようにニッ
ケルメッキの銅管１９が氷貯蔵ビン３６内に固定されて
いて、ビンサーモスタット細管を収納する収納穴として
役立つ。ビンサーモスタット８８は好ましくは、当該技
術分野で従前通り、高度に基づいてサーモスタットの調
節を行なうことができるようにするダイヤル付きノブを
有する。
【００１６】本発明の好ましい実施形態の一特徴（コス
ト削減のことである）は、継電器のうち幾つかが２以上
の装置の制御に用いられることにある。かくして、ファ
ンモータ７０及び水ポンプ４４は１つの継電器、即ち継
電器７９によって制御され、同時にオン状態になる。同
様に、継電器７８を付勢することにより高温ガスバイパ
ス弁３０と水入口弁４２は両方とも開かれる。その結
果、収穫サイクルが始まると、清水も水リザーバ４６に
加えられる。水リザーバが収穫サイクルの終了前に再び
満杯になるので、水の連続的な追加により、リザーバ４
６内の水が管５０から溢れ出て不純物を洗い流す。さも
なければこの不純物は純水が凍結して氷になるときに堆
積する。収穫サイクルが始まると、次の凍結サイクルが
始まるまでファン７０及び水ポンプ４４の作動は停止す
る。
【００１７】マイクロプロセッサ６４は、種々の入力を
用いて製氷機１０の製氷用構成要素を制御するコンピュ
ータプログラムを含む。コンピュータプログラム内の種
々のルーチンに関するフローチャートが図７〜図１２に
詳しく記載されている。マイクロプロセッサ６４は、凍
結サイクル開始後所定の時期に感温装置、例えばサーミ
スタ６２からの入力（フローチャート中では「液体ライ
ン温度（LIQUID LINETEMPERATURE)」と称する）を用い
て凍結サイクルの所望の持続時間を決定すると共に冷凍
系及び給水系を制御して所望持続時間の終わりまでは凍
結サイクルで、次に収穫サイクルで動作するようプログ
ラムされている。変形例として、或いはより好ましく
は、マイクロプロセッサ６４はこれに加えて、凍結サイ
クル終了前の所定の時期にサーミスタ６２からの入力を
用いて収穫サイクルの所望の持続時間を決定するようプ
ログラムされている。凍結サイクルの持続時間がマイク
ロプロセッサ６４によって決定されると、マイクロプロ
セッサが凍結サイクル終了前の所定の時期に温度測定値
をとることは、これまた簡単であろう。凍結サイクルを
幾分好ましさの度合の低い装置で終了させる場合、マイ
クロプロセッサは温度の浮動メモリを維持し、かかるメ
モリ内で凍結サイクルの終了時点よりも１分間早く温度
測定値を使用できるのがよい。
【００１８】マイクロプロセッサによって用いられる温
度、又はより好ましくはサーミスタの読みは、短期間内
での幾つかの読み、例えば１秒間隔で得た１６ヶの読み
の平均値であることが好ましい。マイクロプロセッサ６
４は好ましくは、温度測定値を表わすサーミスタの読み
と比較して、最適な凍結及び収穫サイクル持続時間の記
録データを有する。好ましい製氷機１０に関するデータ
が図１３及び図１４に示されている。このデータは、図
１３及び図１４に示す曲線をモデル化した数式の形であ
るのがよい。しかしながら、データはサーミスタ６２か
ら戻る電圧に基づいてこれら所望持続時間を決定するの
に用いられるルックアップテーブルの形態であるのが好
ましい。製氷機１０は、常態の作動モード及び「洗浄」
作動モードを有している。常態作動モードでは、トグル
スイッチ８７（フローチャート中では「モードスイッチ
（MODE SWITCH)」と称する）は、「オン」（又は
「氷」）位置にあり、製氷機は、ビンサーモスタット８
８が氷貯蔵ビン３６がすでに一杯であることを指示して
いない限り、常態では氷を製造しているであろう。製氷
機の当初の始動時又はビンサーモスタットが追加の氷が
必要であることを指示した後、製氷機を再始動する際
（図１８）、最初の事態として、高温ガスバイパス電磁
弁３０及び水入口弁４２（それぞれ、フローチャート中
では「ＨＧＶＳ」及び「ＷＦＳ」と称する）を付勢す
る。これにより、水リザーバ４６が満杯になる。高温ガ
スバイパス電磁弁及び水入口電磁弁が３分間にわたって
付勢された後、圧縮機２２が付勢される。圧縮機は、高
温ガスバイパス電磁弁が開いた状態で５秒間作動し、そ
れにより圧縮機を始動させることが容易になる。この５
秒後、水ポンプ４４及び凝縮器用ファンモータ７０を付
勢し、高温ガスバイパス電磁弁３０及び水入口電磁弁４
２を消勢する。今や、製氷機は、圧縮機、水ポンプ及び
凝縮器用ファンモータが付勢され、高温ガスバイパス電
磁弁及び水入口電磁弁が消勢された状態の凍結サイクル
（図９）の状態にある。凍結サイクルを開始してから１
０分後に、マイクロプロセッサ６４はサーミスタから戻
る電圧を読み取って、どれほど長く凍結サイクルの状態
にしておくべきかを決定する。この凍結時間の終了手前
１分間の時点においてサーミスタ６２の第２の抵抗の読
みを得て収穫サイクルの長さを決定する。凍結サイクル
が完了すると（図１０）、制御系は、水ポンプ４４及び
凝縮器用ファンモータ７０を消勢し、収穫サイクル持続
時間の間、高温ガスバイパス電磁弁３０及び水入口電磁
弁４２を付勢する。圧縮機２２は、収穫サイクル中は付
勢状態のままである。収穫サイクルが終わると圧縮機２
２、水ポンプ４４及び凝縮器用ファンモータ７０が全て
付勢され、製氷機は新たな凍結サイクルに戻る（図
８）。高温ガスバイパス電磁弁３０及び水入口電磁弁４
２は消勢される。
【００１９】回路基板６５上に配置されている氷厚さ調
節ノブ８１を用いると、ルックアップテーブルから決定
された所望の凍結時間について最長５分間まで加減する
ことができる。当初の始動サイクルに関し、凍結サイク
ルが始まり、圧縮機が作動していない時、凍結サイクル
の動作時間は、ルックアップテーブルから決定された通
常の時間よりも３分間長いであろう（図９参照）。これ
は、１０分間の計時を開始する前に圧縮機を３分間作動
させることによって達成される。その結果、この最初の
サイクルでは、サーミスタの電圧は実際には作動時間の
１３分間後に測定される。当初の凍結サイクルにおける
この小刻みな増加は、当初の始動サイクルと関連した非
能率性を補償する。次に行なわれる全ての凍結サイクル
持続時間は、ルックアップテーブルに基づくプログラム
時間に従う。製氷機は、ビンサーモスタット８８が開い
て制御盤への電力供給を止めるまで凍結サイクルと収穫
サイクルの間をサイクル動作し続けるであろう。ビンサ
ーモスタットが再び閉じると、製氷機は上述のように再
始動する。
【００２０】トグルスイッチが「洗浄」位置にセットさ
れていると、マイクロプロセッサ６４は製氷機を図１１
及び図１２に示す洗浄サイクル、充填サイクル及びすす
ぎ洗いサイクルの間でサイクル動作させる。これらのサ
イクルと付勢される構成要素は次の通りである。最初の
充填サイクル中（これは３分間続く）、高温ガスバイパ
ス電磁弁３０及び水入口電磁弁４２を付勢する。オペレ
ータが水リザーバに対して洗浄及び／又は殺菌溶液を加
えることができるのはこの時間の終わりの時点である。
洗浄サイクルの次の部分中（これは１０分間続く）、水
ポンプ４４及び凝縮器用ファンモータ７０を付勢し、高
温ガスバイパス電磁弁及び水入口電磁弁は付勢しない。
しかる後、製氷機は、充填及びすすぎ洗いサイクル間を
８回の繰返しでサイクル動作する。各充填サイクルで
は、高温ガスバイパス電磁弁及び水入口電磁弁を３分間
付勢する。次に、これらの弁を閉じる。充填サイクルに
続き、４５秒間のすすぎ洗いサイクルを実施し、かかる
サイクルでは水ポンプ及び凝縮器用ファンモータが付勢
される。洗浄サイクルの最初の充填部分又は次の出来事
の間、もしトグルスイッチを「オフ」位置に切り替える
と、「洗浄」サイクルは終了して、製氷機はオフ状態を
保つであろう。もしトグルスイッチを洗浄サイクルの最
初の充填部分又は次の出来事の間に「オン」位置に切り
替えると、「洗浄」サイクルは終了し、製氷機は製氷サ
イクルで始動するであろう。通常の「洗浄」サイクルの
終了時、製氷機は、トグルスイッチが「オン」位置に動
くまで作動を停止するであろう。変形例として、製氷機
を、「洗浄」モードの終了時に製氷モードに移行するよ
うプログラムしてもよい。しかしながら、オペレータが
製氷機を点検して水リザーバ４６から残留洗浄及びすす
ぎ洗い溶液を除くことができるようトグルスイッチ８７
が手動式であることが好ましい。
【００２１】もし製氷機への電力供給が止まっても、マ
イクロプロセッサ６４は、電力の回復時にトグルスイッ
チ位置に応じて「オン」サイクル又は「洗浄」サイクル
で始動するであろう。コストを一段と減少させるために
は、１つの継電器を用いて水ポンプ４４、凝縮器用ファ
ンモータ７０、水入口電磁弁４２及び高温ガスバイパス
電磁弁３０の４つを全て制御するのがよい。継電器は２
つの位置をもつことができる。一方の位置では、水入口
電磁弁及び高温ガスバイパス電磁弁３０を付勢でき、他
方の位置では、ファンモータ７０及び水ポンプを付勢で
きる。好ましい製氷機１０は、１日あたり約４６ポンド
（約２０キログラム）の氷を製造でき、氷貯蔵ビン３６
内に約１８ポンド（約８キログラム）の氷を貯蔵できる
能力を有するであろう。好ましい製氷機は、Ｒ−１３４
Ａ冷媒を用い、ステンレス鋼製のキャビネット１４を有
する。
【００２２】本発明の好ましいコントローラは、構成部
品が非常に僅かであり、それゆえに低コストの非常に良
好な制御系を提供する。これは、小型製氷機について特
に有利である。制御系は、部分遮断空気流、汚れた状態
の凝縮器及び変動する周囲温度を含む広範な動作条件で
良好に働く。本発明から逸脱することなく上述の好まし
い実施形態を設計変更できることは理解されよう。例え
ば、高温ガスバイパス電磁弁ではなく、他の霜取り装置
をマイクロプロセッサで開始させてもよい。したがっ
て、本発明の範囲は上述の好ましい実施形態ではなく特
許請求の範囲によって定められることは理解されるべき
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態の新規な小型製氷機
の斜視図である。
【図２】図１の製氷機の正面図である。
【図３】図２の３−３線矢視断面図である。
【図４】図３の４−４線矢視断面図である。
【図５】図１の製氷機の冷凍系の略図である。
【図６】図１の製氷機に用いられる電気系の略図であ
る。
【図７】図１の製氷機のコントローラのマイクロプロセ
ッサで使用されるコンピュータプログラムのフローチャ
ートである。
【図８】図１の製氷機のコントローラのマイクロプロセ
ッサで使用されるコンピュータプログラムのフローチャ
ートである。
【図９】図１の製氷機のコントローラのマイクロプロセ
ッサで使用されるコンピュータプログラムのフローチャ
ートである。
【図１０】図１の製氷機のコントローラのマイクロプロ
セッサで使用されるコンピュータプログラムのフローチ
ャートである。
【図１１】図１の製氷機のコントローラのマイクロプロ
セッサで使用されるコンピュータプログラムのフローチ
ャートである。
【図１２】図１の製氷機のコントローラのマイクロプロ
セッサで使用されるコンピュータプログラムのフローチ
ャートである。
【図１３】図１の製氷機に関して、最適凍結サイクル総
持続時間と、凍結サイクルを開始して１０分後に測定し
た凝縮器を出ている冷媒の温度に比例したサーミスタか
らの電圧との関係を示すグラフ図である。
【図１４】図１の製氷機に関して、最適収穫サイクル総
持続時間と、凍結サイクルが終了する１分前に測定した
凝縮器を出ている冷媒の温度に比例したサーミスタから
の電圧との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０ 製氷機 ２２ 圧縮機 ２４ 蒸発器 ２６ 細管 ２８ 凝縮器 ３０ 高温ガスバイパス電磁弁 ３６ 氷貯蔵ビン ４２ 水入口電磁弁 ４４ 水ポンプ ６２ サーミスタ ６４ マイクロプロセッサ ６５ 回路基板 ７７，７８，７９ 継電器 ８７ トグルスイッチ ８８ ビンサーモスタット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２５Ｃ 5/00 ３０２ Ｆ２５Ｃ 5/00 ３０２Ｚ 5/10 5/10 Ａ (72)発明者 キャリー ジェイ ピアスカーラ アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54220 マニタウォック サウス フォー ティース ストリート 917 (72)発明者 グレゴリー エフ クルックマ アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54220 マニタウォック サウス イレヴ ンス ストリート 2135

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器及び
    これらの間の冷媒ラインを有する製氷機の収穫サイクル
    を開始させる方法であって、圧縮機からの冷媒が凝縮器
    に流れ、そして膨張装置を通って蒸発器に流れる凍結サ
    イクルを開始させる段階ａ）と、凝縮器と膨張装置との
    間の箇所において凍結サイクル開始後の所定の時期に冷
    媒の温度を測定する段階ｂ）と、測定した温度を用いて
    凍結サイクルの所望の持続時間を決定する段階ｃ）と、
    凍結サイクルを終了させ、凍結サイクルの所望持続時間
    の終わりに収穫サイクルを開始させる段階ｄ）とを有す
    ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 凝縮器と膨張装置との間に存在する冷媒
    の温度は、サーミスタによって測定され、測定した温度
    に比例した電圧降下がサーミスタ両端に生じることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 サーミスタ両端の電圧降下を、電圧降下
    と凍結サイクルの所望持続時間の比較記録データと比較
    して実施中の凍結サイクルの所望持続時間を決定するこ
    とを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 冷媒ラインの温度が測定される凍結サイ
    クル開始後の所定の時期は、冷媒の流れが安定している
    時であることを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 マイクロプロセッサを用いて凍結サイク
    ルの終了及び収穫サイクルの開始を行うことを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 マイクロプロセッサは、過去の温度測定
    値と、後で凍結サイクルの所望持続時間を決定する際に
    用いられる凍結サイクルの所望持続時間の結果を比較す
    る記録データを含むことを特徴とする請求項５記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 冷媒の温度は、凝縮器と膨張装置との間
    の冷媒ラインの温度を検知するセンサによって測定され
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 センサにより電気出力が冷媒ラインの温
    度に比例して得られることを特徴とする請求項７記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 電気出力はマイクロプロセッサへの入力
    として用いられ、マイクロプロセッサは、センサの電気
    出力から凍結サイクルの所望持続時間を決定することを
    特徴とする請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 センサはサーミスタであり、電気出力
    はサーミスタ両端の電圧降下であることを特徴とする請
    求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 凍結サイクル持続時間は、圧縮機が作
    動していなかったときに凍結サイクルが開始された場
    合、所定の追加時間増分を含むことを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  12. 【請求項１２】 製氷機の収穫サイクル持続時間を制御
    する方法であって、冷媒が圧縮機により圧縮されて凝縮
    器に吐出され、凝縮器から冷媒が冷媒ライン中を膨張装
    置に流れ、蒸発器を通って圧縮機に戻る凍結サイクルを
    開始させる段階ａ）と、凝縮器を出た冷媒の温度を凍結
    サイクル終了前の所定の時期に測定する段階ｂ）と、段
    階ｂ）で測定した温度を用いて収穫サイクルの所望持続
    時間を決定する段階ｃ）と、段階ｃ）で決定された時間
    後に収穫サイクルを終了させる段階ｄ）とを有すること
    を特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 凝縮器を出た冷媒の温度を凍結サイク
    ル開始後の所定の時期に測定し、測定した温度を用いて
    凍結サイクルの所望持続時間を決定する段階を更に有す
    ることを特徴とする請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 凍結サイクル開始後の所定の時期は、
    約１０分であることを特徴とする請求項１３記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 段階ｂ）において凍結サイクル終了前
    の所定の時期は、約１分であることを特徴とする請求項
    １２記載の方法。
  16. 【請求項１６】 段階ｃ）で測定した温度は、短期間に
    わたって得た一連の温度測定値の平均であることを特徴
    とする請求項１２記載の方法。
  17. 【請求項１７】 一連の温度測定値は、凝縮器の下流側
    で冷媒ラインと熱接触関係にあるサーミスタの抵抗を測
    定することにより得られることを特徴とする請求項１６
    記載の方法。
  18. 【請求項１８】 製氷機であって、冷凍系と、給水系
    と、制御系とから成り、冷凍系は、圧縮機、入口及び出
    口を備えた凝縮器、膨張装置、蒸発器及び相互連結用冷
    媒ラインで構成され、給水系は、清水入口、水循環装
    置、蒸発器と熱接触関係にある氷成形装置及び相互連結
    用給水ラインで構成され、制御系は、凝縮器の出口と熱
    接触関係にある温度検知装置及び温度検知装置からの入
    力を、凍結サイクル開始後の所定の時期に用いて凍結サ
    イクルの所望持続時間を決定する動作と、凍結サイクル
    の開始前の所定の時期に用いて収穫サイクルの所望持続
    時間を決定する動作の双方又はいずれか一方を行い、し
    かる後、冷凍系及び給水系を制御して前記所望持続時間
    のいずれか一方又は双方に従って動作させるようプログ
    ラムされているマイクロプロセッサで構成されているこ
    とを特徴とする製氷機。
  19. 【請求項１９】 温度検知装置は、サーミスタであるこ
    とを特徴とする請求項１８記載の製氷機。
  20. 【請求項２０】 マイクロプロセッサは、凍結サイクル
    の所望持続時間を決定するためにサーミスタ両端の電圧
    降下を用いることを特徴とする請求項１９記載の製氷
    機。
  21. 【請求項２１】 冷凍系は、高温ガスバイパス弁を更に
    有し、マイクロプロセッサは、高温ガスバイパス弁を制
    御して凍結サイクル及び収穫サイクルを開始させること
    を特徴とする請求項１８記載の製氷機。
  22. 【請求項２２】 給水系は、リザーバを更に有し、清水
    入口は、マイクロプロセッサで制御される電磁弁を有す
    ることを特徴とする請求項２１記載の製氷機。
  23. 【請求項２３】 制御系は、高温ガスバイパス弁を操作
    して冷媒を蒸発器に送ると同時に清水入口電磁弁を操作
    して清水を給水系に流入させることができる一つの継電
    器を含むことを特徴とする請求項２２記載の製氷機。
  24. 【請求項２４】 空気を凝縮器を横切るよう送風するフ
    ァンを更に有し、制御系は、ファンと水循環装置を同時
    に付勢する一つの継電器を含むことを特徴とする請求項
    １８記載の製氷機。
  25. 【請求項２５】 氷成形装置は、金属片からプレス加工
    されたパンから成り、プレス加工パンは、氷成形装置内
    で角氷を形作るのに用いられる底板及び一体の側壁を有
    し、側壁が交差するパンのコーナー部は、パンのプレス
    加工の結果として水不浸透性であることを特徴とする請
    求項１８記載の製氷機。
  26. 【請求項２６】 インサート注入成形法の結果としてプ
    レス加工金属パンにはプラスチック構成部品が連結され
    ていることを特徴とすることを特徴とする請求項２５記
    載の製氷機。
  27. 【請求項２７】 マイクロプロセッサは、給水系及び冷
    凍系を、圧縮機の作動停止中、清水が製氷機中へ繰り返
    し導入され、水循環装置によって循環する洗浄サイクル
    で動作させるようプログラムされていることを特徴とす
    ることを特徴とする請求項１８記載の製氷機。
  28. 【請求項２８】 水循環装置は、排水ラインに連結され
    た立て管を更に有し、清水入口は、電磁弁を有し、洗浄
    サイクル中、水が繰返し方式で製氷機に流入し、かくし
    て製氷機内に先に流入した水が立て管から溢れ出るよう
    にすることを特徴とすることを特徴とする請求項２７記
    載の製氷機。
  29. 【請求項２９】 サーミスタは、アルミニウムのカプセ
    ルに入れられていることを特徴とする請求項１９記載の
    製氷機。
  30. 【請求項３０】 膨張装置は、細管から成ることを特徴
    とする請求項１８記載の製氷機。
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