JPH1151531A - 製氷検知器 - Google Patents

製氷検知器

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JPH1151531A
JPH1151531A JP20497097A JP20497097A JPH1151531A JP H1151531 A JPH1151531 A JP H1151531A JP 20497097 A JP20497097 A JP 20497097A JP 20497097 A JP20497097 A JP 20497097A JP H1151531 A JPH1151531 A JP H1151531A
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ice making
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ice
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temperature sensor
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Shuji Sakurai
修司 桜井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製氷槽内の製氷状況を検知する。 【解決手段】 第1の温度センサ3と、第2の温度セン
サ4と、容器2とを有している。第1の温度センサ3
は、容器2の外部の温度を検知するものであり、第2の
温度センサ4は容器2の内部の温度を検知するものであ
る。容器2は小孔5を有し、製氷すべき水が満たされた
製氷槽7内に浸漬される。製氷槽7内の水は小孔5を通
して容器2内に入る。製氷槽7内の水が結氷したときに
未だ容器2内が水と氷との共存状態のときには、容器2
内外で温度差を生ずるが、容器2内の水が完全に結氷し
たときには、その温度差が減少し、ついには同じにな
る。第2の温度センサ4が0℃以下の結氷温度を検知し
たときに、製氷槽7内の水はすべて結氷したものと判断
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製氷の進行状況を
検知する製氷検知器に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、省エネルギー実現のための蓄熱式
空調システム、特に氷蓄熱式冷房装置に注目されてい
る。氷蓄熱式冷房装置は、深夜電力を使用して氷蓄熱槽
内に氷を製氷して蓄積し、昼間は、解氷によって生じた
冷却水を室内の空調機に供給しつつ冷却を行う装置であ
る。氷蓄熱式冷房装置は、氷蓄熱エアコンとしてオフィ
スや店舗、工場などに需要が高く、最近では家庭用の氷
蓄熱式エアコンの開発が進められている。
【0003】ところで、このような氷蓄熱式冷房装置に
おいては、例えば、ヒートポンプの運転と、蓄冷分によ
る冷房とを併用する方式のものがあり、特開平8−22
6682号においては、氷蓄熱槽の蓄冷分を翌日までに
残さずに使用するとともに電力使用量のピークカットに
確実に寄与することができる氷蓄熱式冷房装置を提案し
ている。
【0004】上記の目的で氷蓄熱式冷房装置を用いる場
合に、氷蓄熱槽内の氷の有無を検知できることが好まし
い。氷蓄熱槽内の氷の有無を検知できれば製氷開始、製
氷停止を制御でき、また、ヒートポンプの運転と、蓄冷
分による冷房の運転の切替制御を要領よく行うことがで
きる。氷の生成を検知する方法としては、氷の温度であ
る設定温度Tice(0℃以下)を定め、温度センサが
Ticeを検知した時点で水面のほぼ全域に氷が張った
ものと判断するのが一般的である(特開平7−3327
15号参照)。
【0005】その他、特異な例であるが、氷の生成量を
検出する手段として多孔板を用い、これをワイヤで吊り
下げて水面近傍で吊持させる例が特開平8−25437
9号公報に示されている。この検出手段によれば、製氷
時に未だ氷が生成されていない状態では、ワイヤには多
孔板の自重から多孔板に作用する浮力を引いた荷重が作
用しているが、氷が生成されると、氷は浮力で上昇し、
多孔板を押し上げる。その結果、多孔板には生成された
氷の量に比例した浮力が作用し、その分ワイヤに働く荷
重は小さくなる。このワイヤに働く荷重を荷重センサに
より検出するというものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】温度センサを用いて氷
の温度である設定温度Ticeを検知する方法は、要す
るに検出温度がTiceとなった時点で水面のほぼ全域
に氷が張ったものと推定するものにすぎず、また、多孔
板を用いる検知方法によるときには、氷が所定量生成さ
れたときのワイヤに作用する荷重は予め計算で求めてお
く、というのであるから、いずれも、推測の域を脱せ
ず、現実に氷を張ったことによる実体が示されるわけで
はない。
【0007】本発明の目的は、製氷時の水と氷との共存
状態から氷の生成までの変化を実体に即して検出する製
氷検知器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による製氷検知器においては、第1及び第2
の温度センサと受熱室とを有する製氷検知器であって、
第1及び第2の温度センサは、製氷が進行する環境の温
度を測定するものであり、受熱室は、内部で製氷が進行
する製氷槽内の温度が時間的遅れをもって伝熱される空
間であり、氷となる水に満たされ、第1の温度センサ
は、製氷槽内の温度を検知するものであり、第2の温度
センサは、受熱室の内部の温度を検知し、0℃以下の結
氷温度を検知したときに、製氷槽内の製氷完了を指示す
るものである。
【0009】また、受熱室は、製氷槽に通じて製氷され
る水を内部に受入れるものである。
【0010】また、受熱室は、熱伝導性の容器内に形成
された空間であり、容器は製氷槽に通ずる小孔を有し、
第1の温度センサは、容器の外部に取付けられたもので
ある。
【0011】また、容器は、フィンを有し、フィンは、
製氷槽内の外部環境の温度を迅かに第1の温度センサに
伝えるものである。
【0012】また、第2の温度センサは、熱伝導をしゃ
断して容器に取付けられているものである。
【0013】また、温度センサは、サーミスタであり、
検出回路に組込まれ、検出回路は、サーミスタが検知し
た温度変化を電気的出力に変換して第1及び第2の温度
センサの出力変化を検出するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明による氷検知器の実
施の形態を図によって説明する。
【0015】図1〜3において、本発明による製氷検知
器1は、熱伝導性、例えば金属製の容器2と、第1及び
第2の温度センサ3、4との組合せからなるものであ
る。容器2は、小孔5を有する有底の円筒状容器であ
り、胴部には、周囲に張り出したフィン6を上下3段に
有している。
【0016】容器2は、製氷が進行する環境である製氷
槽7内の水中に置かれ、容器2内には小孔5を通して製
氷槽7内の水が受入れられる。製氷は、まず容器2の外
側である製氷槽7内で進行する。容器2内は、受熱室8
であり、その空間内には、製氷槽7内の製氷温度が時間
的遅れをもって熱伝達される。
【0017】第1及び第2の温度センサ3、4は、製氷
が進行する環境の温度を検知するセンサ、例えばサーミ
スタであり、第1の温度センサ3は、受熱室8の外部の
製氷槽内の温度を測定するセンサとしてフィン6に支え
て容器2の外部に取付けられ、第2の温度センサ4は、
受熱室8の内部の温度を測定するセンサとして容器2内
の空間に設置されている。なお、第2の温度センサ4の
ケース部分は、容器2の一部に取付けられた断熱材9に
支持され、容器2からの熱の伝導を遮断している。図4
に、第1及び第2の温度センサ3、4に用いる温度セン
サの構造の一例を示す。図4において、温度センサ3、
4は、筒状ケース10内にサーミスタ素子11を装てん
したものであり、筒状ケース10は、例えばステンレス
などの熱伝導体をもって作られ、その内部にサーミスタ
素子11を挿入し、そのリード線12を筒状ケース10
の一端から外部へ引き出したものである。サーミスタ素
子11はガラスビーズ13に封入され、さらにガラスビ
ーズ13は、耐湿性充てん剤14で被覆したものであ
る。また、サーミスタ素子11及びそのリード線12と
筒状ケース10との隙間には、緩衝性充てん剤15を充
填してサーミスタ素子11を定位置に保持させている。
緩衝性充てん剤15は、温度サイクルによる膨張、収縮
による変化を緩和するものである。もっとも、耐湿性充
てん剤14及び緩衝性充てん剤15にはエポキシ樹脂材
を共用することができる。
【0018】本発明による製氷検知器を使用するときに
は、水が充填された製氷槽7、例えば氷蓄熱式冷房装置
の氷蓄熱槽内に浸漬し、小孔5を通して製氷槽7内の水
を容器2内にも流入させる。製氷槽7内の水は、槽7内
の配管を通る冷媒によって冷され、あるいは槽全体が冷
されて次第に氷になってゆくが、製氷検知器1の容器2
の内外においては、容器2内の水より容器2の外部の製
氷槽内の水が先に氷になってゆく。水と氷との共存状態
での水の温度は0℃である。したがって、製氷槽7内の
外部での製氷が進んでも水と氷との共存状態にある限
り、第1の温度センサ3は、0℃を示す。一方、製氷槽
7内の水が冷されても、その温度は直ちに容器2内には
伝えられず、冷却開始からしばらくの間は、容器2内の
水温は、製氷槽内の水温よりも高いが、一定の時間遅れ
をもって容器2内の水温は、製氷槽7内の外部の水温に
近づいてゆく。容器2の外部の製氷槽7内の水がすべて
氷になると、第1の温度センサ3は、氷の温度を検知し
て0℃以下のマイナス温度を表示するが、容器2内が水
と氷との共存を保っている限り、第2の温度センサ4は
0℃を表示し、第1の温度センサ3と第2の温度センサ
4との検知温度には温度差を生じる。
【0019】しかし、時間の経過とともに容器2内の水
が氷始め、全てが結氷した後は、その氷の温度が製氷槽
7内の氷の温度に近づいてゆくので、第1の温度センサ
3と、第2の温度センサ4との検知温度差は狭まり、つ
いにその温度差がなくなる。第1と第2の温度センサの
検出温度差がなくなったことは、容器2内の水が製氷槽
7内の氷の温度と同じ温度で結氷するに至ったことを示
している。しかしながら、製氷槽7内の水が完全に結氷
したという事実は、第1及び第2の温度センサ3、4が
マイナスの温度領域で検出温度差がなくなる以前、すな
わち、第2の温度センサが0℃以下の結氷温度であるマ
イナス温度領域の温度を検知した時点をもって判断でき
る。
【0020】(実施例)以下に本発明の実施例を説明す
る。図5は、製氷検知器と水を入れた製氷槽を−20℃
に制御された不凍液中に入れ、製氷槽の温度を室温から
次第に降温して槽内の水を結氷させたときに、製氷槽内
に装入された製氷検知器1の第1の温度センサ3と、第
2の温度センサ4との検知温度の出力変化を示すもので
ある。
【0021】各温度センサ3,4にはサーミスタを用
い、図6に示す検出回路16において、各サーミスタの
両端の電圧V3,V4の時間的変化を検知したものであ
る。図5には、あわせて両温度センサ3,4の出力差
(V3−V4)を表示している。
【0022】図によれば、当初のt1の期間は容器2の
外部の水が先に冷され、容器2の内外では温度差を生じ
るが、t2の期間は、氷と水との共存状態であり、容器
2の内外に温度差がなくなり、第1の温度センサ3と第
2の温度センサ4とに出力差を生ぜず、しかも、その出
力が一定値を保つ。容器2の外部の水がすべて氷になる
と、第1の温度センサ3による検出温度が下がり始め、
3は大きくなる。とかく第2の温度センサ4には、依
然として水と氷との共存状態の温度を検知する期間t3
があり、t3以後、第2の温度センサ4による検出温度
が下がり、V4も小さくなり、第1の温度センサ3によ
る検出温度に近づき、期間t4経過後には両センサの検
出温度は一致する。図5によれば、t3経過後に容器内
外の水、すなわち槽内の水のすべてが完全に結氷したこ
とを示している。
【0023】以上のように本発明においては、第2の温
度センサ4が0℃以下の結氷温度を検知したときに製氷
槽内の水がすべて結氷したと判断できる。なお、本発明
において、製氷槽は、蓄熱式冷房装置の氷蓄熱槽に限る
ものではなく、製氷すべき水が充填された槽を意味する
ものである。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によるときには、2
つの温度センサを用いて製氷が進行する環境の温度と、
その温度が時間的遅れをもって伝熱される空間の温度と
を同時に測定し、その出力差を検知することによって、
製氷の進行状況の実体を正確に検出することができ、し
たがって、氷蓄熱式冷房装置に適用して氷蓄熱槽内の製
氷状況を把握して製氷開始、製氷停止の制御、ヒートポ
ンプの運転と蓄冷分による冷房の運転切替制御を要領よ
く行うことができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による製氷検知器の一実施形態を示す断
面図である。
【図2】製氷検知器の平面図である。
【図3】製氷検知器の底面図である。
【図4】温度センサの断面図である。
【図5】製氷実験における第1及び第2の温度センサに
よる出力変化の実測を示すグラフである。
【図6】温度センサの温度検出回路の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 製氷検知器 2 容器 3 第1の温度センサ 4 第2の温度センサ 5 小孔 6 フィン 7 製氷槽 8 受熱室 9 断熱材 10 筒状ケース 11 サーミスタ素子 12 リード線 13 ガラスビーズ 14 耐湿性充てん剤 15 緩衝性充てん剤 16 検出回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2の温度センサと受熱室とを
    有する製氷検知器であって、 第1及び第2の温度センサは、製氷が進行する環境の温
    度を測定するものであり、 受熱室は、内部で製氷が進行する製氷槽内の温度が時間
    的遅れをもって伝熱される空間であり、氷となる水に満
    たされ、 第1の温度センサは、製氷槽内の温度を検知するもので
    あり、 第2の温度センサは、受熱室の内部の温度を検知し、0
    ℃以下の結氷温度を検知したときに、製氷槽内の製氷完
    了を指示するものであることを特徴とする製氷検知器。
  2. 【請求項2】 受熱室は、製氷槽内に通じて製氷される
    水を内部に受入れるものであることを特徴とする請求項
    1に記載の製氷検知器。
  3. 【請求項3】 受熱室は、熱伝導性の容器内に形成され
    た空間であり、容器は製氷槽に通ずる小孔を有し、第1
    の温度センサは、容器の外部に取付けられたものである
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の製氷検知器。
  4. 【請求項4】 容器は、フィンを有し、フィンは、製氷
    槽内の温度を迅かに第1の温度センサに伝えるものであ
    ることを特徴とする請求項3に記載の製氷検知器。
  5. 【請求項5】 第2の温度センサは、熱伝導を遮断して
    容器に取付けられているものであることを特徴とする請
    求項3又は4に記載の製氷検知器。
  6. 【請求項6】 温度センサは、サーミスタであり、検出
    回路に組込まれ、検出回路は、サーミスタが検知した温
    度変化を電気的出力に変換して第1及び第2の温度セン
    サの出力変化を検出するものであることを特徴とする請
    求項1、2、3、4又は5に記載の製氷検知器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6692144B1 (en) * 1999-05-04 2004-02-17 Mannesmann Vdo Ag Method for determining the freezing temperature of a liquid, and a device intended therefore
WO2013108702A1 (ja) * 2012-01-17 2013-07-25 株式会社テックスイージー 凍結検出装置

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US9897367B2 (en) 2012-01-17 2018-02-20 Tex E.G. Co., Ltd. Freezing detection device

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