JPS5934939B2 - 自動製氷機の製氷制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、製氷時間を自動調整することのできる自動
製氷機の製氷制御装置に関するものである。

従来、冷凍系の蒸発器を製氷室に配設して氷結を行う自
動製氷機において、タイマにより製氷時間の設定および
調整を行う製氷制御方式が広く採用されている。

この場合、周囲温度の変化に対応して常にタイマの設定
時間を調整する必要があり、調整作業が煩雑であるばか
りでなく調整を誤ると製造される氷の質が低下しかつ生
産量が減少する難点がある。

この欠点を補うため、電子計算機を使用し、周囲温度の
変化に対応して設定時間を自動的に調整する方式も提案
されているが、この種の方式は製氷サイクルに入る直前
の周囲温度に対応してタイマの設定時間を調整するもの
であり、製氷サイクル中における周囲温度の変化に対す
る補償が充分なされないという難点がある。

また、製氷サイクル中における周囲温度の変化に対応し
て調整動作を行う自動タイマ制御装置も最近使用用され
ているが、いずれも構造が複雑で製造コストが嵩む難点
があった。

そこで、発明者は鋭意研究を重ねた結果、温度−電圧変
換回路を設けて周囲温度に対応した直流電圧を発生させ
、この発生した直流電圧をパルス発振回路に供給して入
力電圧の増減に対応したパルス周期をもつパルス信号に
変換し次いでパルス信号のパルス数を計数回路により計
数して計数値が所定値に達した際タイマ出力を発生する
ようタイマ装置を構成することにより、構造が簡単にし
て前述の難点が一挙に解消され適正な自動製氷制御を達
成できることを突き止めた。

従って、本発明の一般的な目的は、簡単な構成で製氷サ
イクル中においても製氷時間の設定値を周囲温度の増減
に対応して自動的に調整することができ、しかも低降な
コストで製造可能な自動製氷機の製氷制御装置を提供す
るにある。

この目的を達成するため、本発明に係る自動製氷機の製
氷制御装置においては、製氷室に冷凍系の蒸発器を配設
し、製氷時間を制御して前記製氷室内に所定の氷結を行
なうよう構成した自動製氷機の製氷制御装置において；
直流電源間において直列接続された感温素子及び可変抵
抗と、これらの接続点にベース端子が接続され前記直流
電源の一方の端に抵抗を介して前記感温素子とともにエ
ミッタ端子が接続され他方の前記直流電源側にコレクタ
端子が接続されたトランジスタと、を含み周囲温度に比
例した直流電圧を前記エミッタ端子から出力する湿度一
電圧変換回路；前記直流電源間においてコンデンサ及び
これに直列の可変抵抗から成るコンデンサ充電回路と、
前記エミッターコレクタ端子間電圧を一定比率で分割し
て前記直流電圧に相当する前記コンデンサの基準上限充
電電圧及び該基準上限充電電圧より低い基準下限充電電
圧を発生する分圧回路と、前記コンデンサの充電電圧を
前記基準上限充電電圧と比較して前記基準上限充電電圧
を超過したとき出力信号を発生する上限電圧比較器と、
前記コンデンサの充電電圧を前記基準下限充電電圧と比
較して前記基準下限充電電圧以下に低下したとき出力信
号を発生する下限電圧比較器と、前記上限電圧比較器の
出力信号又は前記下限電圧比較器の出力信号が供給され
たとき出力信号を切り換えるフリップフロップ回路と、
該フリップフロップ回路の出力信号により導通して前記
コンデンサの充電電圧を放電させるトランジスタと、を
含み、前記エミッタ端子からの直流電圧の増減に対応し
たパルス周期を有するパルス信号を発生するパルス発振
回路；前記パルス信号のパルス数を計数し所定の計数値
に達したとき出力信号を発生する計数回路；該計数回路
の出力信号によりタイマ出力を発生すると共に前記パル
ス発振回路の発振を停止させる信号を発生する出力発生
回路：を有するタイマ制御回路を設けたことを特徴とす
る構成を備えている。

次に、本発明に係る自動製氷機の製氷制御装置の実施例
につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明装置の要部であるタイマ制御回路１０
を示し、電源端子ｓ、ｔは整流・定電圧回路１２の入力
端に接続され、この整流・定電圧回路１２の出力端子Ｐ
、Ｎ間に湯度−電圧変換回路１４が接続される。

この湯度−電圧変換回路１４は電源端子間にサーミスタ
１６と可変抵抗１８とが直列に接続されて分圧回路が形
成され、この分圧点はトランジスタ２０のベースに接続
されかつこのトランジスタ２０のエミッタは抵抗２２を
介して電源Ｐに接続され、さらにトランジスタ２０のコ
レクタは電源Ｎに接続される。

トランジスタ２０のエミッタはパルス発振回路２４の入
力電圧端子ａに接続される。

パルス発振回路２４は抵抗２６、可変抵抗２８、充電コ
ンデンサ３０を直列に接続したコンデンサ充電回路と、
入力電圧端子ａと電源端子Ｎとの間に所定の抵抗比をも
つ２個の抵抗３２．３４を直列に接続した分圧回路と、
入力電圧端子ａに供給された入力電圧と充電コンデンサ
３０の充電々圧とを比較して充電々圧が入力電圧を超過
した際出力信号を出力端子から送出する上限電圧比較器
３６と、抵抗３２および抵抗３４からなる分圧回路の分
圧点すの電圧と充電コンデンサ３０の充電々圧とを比較
して充電電圧が分圧点すの電圧以下に低下した際出力信
号を出力端子から送出する下限電圧比較器３８と、上限
電圧比較器３６および下限電圧比較器３８のそれぞれの
出力信号の供給を受けて出力を切換えるフリップフロッ
プ回路４０と、フリップフロップ回路４０の出力端子Ｐ
から出力信号の供給を受けて導通し充電コンデンサ３０
の充電々圧を放電させるトランジスタ４２とから構成さ
れている。

パルス発振回路２４の出力端子Ｍは計数回路４４の入力
端子Ｑに接続され、さらに計数回路４４の出力端子Ｒが
出力発生回路４６の入力端子Ｔに接続される。

しかるに、出力発生回路４６は切換スイッチ４８を内蔵
し、入力端子Ｔに入力信号が供給された際接点が丘から
ｍに切換わると共に、パルス発振回路２４にリセット信
号を供給するよう構成されている。

また、オートリセット回路５０の出力端子を計数回路４
４のリセット入力端子と接続し、オートリセット回路５
０にリセット指令が出された際、計数回路４４がリセッ
トされ出力発生回路４６の切換スイッチ４８の接点が切
換って復帰すると共に、出力発生回路４６からパルス発
振回路２４へのリセット信号が解除されるよう構成され
ている。

第２図は、上述した構成からなるタイマ制御回路を適用
した自動製氷機の製氷制御回路の実施例を示すものであ
る。

なお、本発明装置を実施する自動製氷機としては、下向
きに多数の製氷小室を画成した製氷室を備え、この製氷
室の外側上面に冷凍系の蒸発器を配設し、製氷室の下側
面には除氷の際アクチュエータモータの作用下に傾動し
て製氷室を開放するようにした水皿を設け、水皿の下面
に製氷水を各製氷室へ供給するための分配管を配設し、
さらに水皿の下方には水皿と一体的に傾動しうると共に
一製氷サイクルに必要な所要量の製氷水を貯留する製氷
水タンクを設け、製氷水タンクの底部より製氷水を送水
パイプおよびポンプを介して分配管に送水し、水皿に穿
設した多数の噴水孔より製氷室内に噴水供給して製氷水
の一部を氷結させると共に余水は水皿に穿設した排水孔
より製氷水タンク内へ還流するように構成したものが好
適に使用される。

第２図において、単相電源Ｕ−Ｖに電源スィッチ６０を
接続し、この電源スィッチ６０のＵ相負荷側端子を貯水
槽の貯水状態を検出する貯水サーモスタット６２を介し
て母線口に接続すると共に、電源スィッチ６０のＶ相負
荷側端子を母線Ｖに接続し、この母線ｕ、ｖ間に圧縮機
６４を接続する。

また、母線Ｕに製氷、除氷切換スイッチ６６の共通端子
Ｃを接続し、この切換スイッチ６６の一方の切換接点ａ
を自動タイマ制御装置１０の一方の電源端子Ｓおよび出
力電源端子ｋに接続し、タイマ制御装置１０の他方の電
源端子ｔを母線Ｖに接続する。

また、タイマ制御装置１０の一方の出力端子氾と母線Ｖ
との間に凝縮器ファンモータ６８および冷却用水循環ポ
ンプモータ７０を並列に接続し、タイマ制御装置１０の
他方の出力端子ｍを水皿を傾動および復帰動作するよう
構成した可逆回転式のアクチュエータモータ１２の電源
端子Ｐに接続し、アクチュエータモータ７２の共通電源
端子Ｑを母線Ｖに接続する。

さらに、アクチュエータモータ７２の電源端子Ｒを除氷
完了検知用の除氷サーモスタット７４を介して製氷・除
氷切換スイッチ６６の他方の切換接点すに接続する。

この場合、製氷・除氷切換スイッチ６６はアクチュエー
タモータ７２が駆動して水皿が傾動し始めた際に可動接
点が切換って接点すと接触し、また逆に水皿が復帰し始
めた際に可動接点が切換って接点ａと接触するようアク
チュエータモータ１２の回転軸と連結されている。

なお、母線ｕ、ｖ間には除氷操作に際して製氷室に配設
した蒸発器に高温ガスを供給するためのホットガス弁１
６と製氷用水タンクに製氷用水を供給する給水弁７８と
が接続されている。

次に、このように構成された本発明装置の作用について
説明する。

第１図において、タイマ制御装置１０の電源端子ｓ、を
間に交流電源電圧が印加されると、整流・定電圧回路１
２の出力端子から直流定電圧Ｅが流度−電圧変換回路１
４の入力端子Ｐ、Ｎ間に供給される。

この入力電圧Ｅはサーミスタ１６および可変抵抗１８か
らなる分圧回路により所定の分圧比に分圧されてトラン
ジスタ２０のベースに印加され、エミッタ・コレクタ間
に電流が流れてエミッタａの電位は抵抗２２の電圧降下
分だけ電源電圧Ｅから降下する。

この場合、サーミスタ１６の抵抗は周囲流度の増減に対
応して変化するため、トランジスタ２０のベース電位は
周囲湿度が増加した際これに対応して低減し、周囲湿度
が低下した際これに対応して上昇する。

従って、トランジスタ２０のエミッタには周囲湿度に対
応した電圧Ｖｔｈが発生する。

一方、パルス発振回路２４の電源電圧端子Ｐに電源電圧
Ｅが印加されて抵抗２６、可変抵抗２８を介して充電コ
ンデンサ３０が充電されるが、この充電々圧は上限電圧
比較器３６により入力端子ａに供給された入力電圧Ｖｔ
ｈと比較されると共に、下限電圧比較器３８により抵抗
３２と抵抗３４とからなる分圧回路の分圧点すの電圧ｖ
ｔｈ／２（抵抗３２、抵抗３４の抵抗値を等しくした場
合）と比較される。

上限電圧比較器３６はコンデンサ３０の充電々圧がａ点
の電圧Ｖｔｈ（基準上限充電々圧）を超過した際、出力
信号を出力端子からフリップフロップ回路４０のセット
入力端子Ｓに送出し、下限電圧比較器３８はコンデンサ
３０の充電々圧が分圧回路のｂ点の電圧ｖｔｈ／２（基
準下限充電々圧）以下に降下した際出力信号を出力端子
からフリップフロップ回路４０のリセット端子Ｒに送出
するよう構成されている。

従って、第３図ａ乃至ｄに示すように、コンデンサ３０
の充電々圧が基準上限充電々圧Ｖｔｈに達するまでは、
フリップフロップ回路４０のセット入力端子Ｓに出力信
号が供給されないため、フリップフロップ回路４０のセ
ット出力端子Ｐに出力信号が発生しない。

このため前記出力信号が発生しない期間中は、トランジ
スタ４２のベースに電圧が印加されず、トランジスタ４
２がオフ状態を維持するためコンデンサ３０の充電動作
は持続される。

コンデンサ３０の充電々圧が増加して基準上限充電々圧
Ｖｔｈを超過した際、第３図すに示すように上限電圧比
較器３６の出力端子から出力信号がフリップフロップ回
路４０のセット入力端子Ｓに供給されて、次いでフリッ
プフロップ回路４０の出力端子から出力信号がトランジ
スタ４２のベースに供給され、この結果、トランジスタ
４２が導通してコンデンサ３０の充電電圧を放電する。

放電が進行して充電々圧が基準下限充電々圧Ｖ、ｈ／２
以下に低下した際、第３図Ｃに示すように、下限電圧比
較器３８の出力端子から出力信号がフリップフロップ回
路４０のリセット入力端子Ｒ（こ供給されて、フリップ
フロップ回路４０はリセットされ、トランジスタ４２が
再びオフ状態となってコンデンサ３０の放電が阻止され
、充電動作が再び開始される。

このように、フリップフロップ回路４０の出力端子と接
続したパルス発振回路２４の出力端子Ｍから第３図ｄに
示すようにパルス信号が送出されるが、周囲湿度の変化
により温度−電圧変換回路１４の出力電圧Ｖｔｈが周囲
温度に対応して増加または減少した場合にく第４図ａに
示すように、基準上限充電々圧Ｖｔｈと基準下限充電々
圧Ｖｔｈ／２との差電圧、すなわち充霜ｐステンサ３０
の充電々圧変動幅が周囲温度に対応して増加または減少
する。

従って、パルス発振回路２４の出力端子Ｍから送出され
る出力パルス信号（第４図ｂ）のパルス周期は周囲湿度
の増減に対応して増減する。

このパルス周期は次式により表わすことができる。

Ｔ二１．＋１２ ＝Ｃ［（Ｒ＋＋Ｒ２）Ｒ”２”−（Ｅ Ｖｔｈ）’＋Ｒ
２ρｎ２］・・・・・・・・・・・・・・・（１）但し
、Ｖｔｈ ・・・・・・基準上限充電々圧Ｅ ・・・
・・・・・・充電々源電圧 Ｔ ・・・・・・・・・パルス周期 ｔ１ ・・・・・・・・・コンデンサが電圧ｖｔｈ／２
から電圧ｖｔｈに充電されるまで の充電時間 ｔ２・・・・・・・・・コンデンサが電圧ｖｔｈから電
圧ｖｔｈ／２に放電されるまで の放電時間 Ｃ・・・・・・・・・コンデンサ容量 Ｒ１・・・・・・・・・充電回路可変抵抗２６の抵抗値
Ｒ２・・・・・・・・・充電回路可変抵抗２８の抵抗値
上記（Ｉ）式で示されるように、パルス周期Ｔは基準上
限充電々圧Ｖｔｈに対応して増減すると共に抵抗Ｒ１お
よびＲ２の変化によっても増減する。

従って、可変抵抗２８の調整によりパルス周期Ｔを調整
することができる。

上述のパルス信号がパルス発振回路２４の出力端子Ｍか
ら計数回路４４の入力端子Ｑに供給されパルス数が計数
される。

パルスの計数値が所定値に達すると、計数回路４４の出
力端Ｒから出力信号が出力発生回路４６の入力端子Ｔに
供給され、出力発生回路４６は作動して内蔵される切換
スイッチ４８の接点はＵからｍに切換えられてタイマ出
力が送出されると同時に、リセット信号が出力発生回路
４６からパルス発振回路２４に供給され、パルス発振回
路２４の作動が停止して出力発生回路４６はその状態に
維持される。

出力発生回路４６が上述のように作動するため、タイマ
設定時間は計数回路４４に供給されるパルス信号のパル
ス周期の増減、すなわち周囲温度の増減に対応して調整
される。

なお、オートリセット回路５０にリセット指令信号が供
給された場合には、オートリセット回路５０の出力端子
から計数回路４４のリセット入力端子にリセット信号が
送出され、計数回路４４がリセットされて出力発生回路
４６の切換スイッチ４８が元の状態に切換えられると共
にパルス発振回路２４へのリセット信号が解除されパル
ス発振回路２４は再び作動を開始する。

次に、上述のタイマ制御装置１０を適用した第２図に示
す自動製氷機の制御回路の動作を概略的に説明する。

電源スィッチ６０を投入すると、貯水槽内の貯水量が少
く貯水サーモスタット６２が閉路状態に保持されていれ
ば、母線Ｕから製氷・除氷切換スイッチ６６の接点ａを
経てタイマ制御装置１０の電源端子ｓ、ｔに電源電圧か
印加され、タイマ制御装置１０は作動を開始する。

これと同時に、圧縮機６４が給電されて圧縮機モータ６
６が駆動されると共に、タイマ制御装置１０の出力端子
氾から凝縮器ファンモータ６８および冷却用水循環ポン
プモーフ７０が給電され、これらのモータ６８．７０が
１駆動されて自動製氷機は製氷動作を行う。

製氷動作中（こおいて、自動製氷機の周囲湿度が変動し
た場合、タイマ制御装置１０の作動時間は先に詳述した
ように周囲湿度の増減に対応して自動的に調整される。

所定時間が経過してタイマ制御装置１０が作動し、この
出力発生回路Ｑこ内蔵した切換スイッチ４８の接点力鯉
からｍに切換ると、アクチュエータモータ７２の電源端
子Ｐが給電されてアクチュエータモータ７２が駆動し、
水皿を下方へ傾動させて氷塊の落下を可能？こする。

このアクチュエータモータ７２の駆動が開始されると直
ちにこのモータ軸と連結された製氷除氷切換スイッチ６
６の接点は接点ａから接点すに切換わり、ホットガス弁
７６が給電されて開放し、高温ガスが製氷室の蒸発器に
供給されて除氷動作が行われる。

これと同時に、給水弁７８も給電されて開放し、製氷用
水タンクに製氷用水が給水される。

除氷動作が進行して除氷が完了し、除氷サーモスタット
７４が除氷完了を検知して閉路すると、アクチュエータ
モータ７２の電源端子Ｒが給電され、アクチュエータモ
ータ７２は水皿を水平位置に復帰させる方向に逆転駆動
する。

この逆転動作が開始されると、直ちに製氷・除氷切換ス
イッチ６６の接点は接点すから接点ａに切換わり、タイ
マ制御装置１０は作動を開始して再び製氷動作が行われ
る。

本発明装置によれば、簡単な構成で製氷サイクル中にお
いても製氷時間の設定値が周囲湿度の増減に対応して自
動的に調整され、自動製氷機の性能の向上並びに製造コ
ストの低減に寄与する効果が極めて太きい。

また、電源変動や圧縮機のノイズ等に影響されにくく、
製氷時間の長い機種に対応でき、更に誤差の少ない安定
したパルス発振動作を行なうことができる。

以上、本発明の好適な実施例につき説明したが、本発明
の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更を行
い得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動製氷機の製氷制御装置の一実
施例を示す電気回路図、第２図は第１図に示した本発明
装置を適用した自動製氷機の制御回路の一実施例を示す
電気回路図、第３図は第１図に示した本発明装置の作用
を示す波形図、第４図は第１図に示した本発明装置にお
ける充電コンデンサの基準上限充電々圧および基準下限
充電々圧と出力パルス信号のパルス周期との関係を示す
波形図である。 １０・・・・・・タイマ制御装置、１２・・・・・・整
流・定電圧回路、１４・・−・・・温度−電圧変換回路
、１６・・・・・・サーミスタ、１８・・・・・・可変
抵抗、２０・・・・・・トランジスタ、２２・・・・・
・直列抵抗、２４・・・・・・パルス発振回路、２６・
・・・・・直列抵抗、２８−・・・・・可変抵抗、３０
・・・・・・充電コンデンサ、３２．３４・・・・・・
抵抗、３６・・・・・・上限電圧比較器、３８・・・・
・・下限電圧比較器、４０・・・・・・フリップフロッ
プ回路、４２・・・・・・トランジスタ、４４・・・・
−・計数回路、４６・・・・・・出力発生回路、４８・
・・・・・切換スイッチ、５０・・・・・・オートリセ
ット回路、６０・・・・・・電源スィッチ、６２・・・
・・・貯水サーモスタット、６４・・・・・・圧縮機モ
ータ、６６・・・・・・製氷・除水切換スイッチ、６８
・・・・・・凝縮器ファンモータ、７０・・・・・・冷
却用水循環ポンプモータ、７２・・・・・・アクチュエ
ータモータ、７４・・・・・・除氷サーモスタット、７
６・−・・・・ホットガス弁、１８・・・・・・給水弁
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 製氷室に冷凍系の蒸発器を配設し、製氷時間を制御
   して前記製氷室内に所定の氷結を行なうよう構成した自
   動製氷機の製氷制御装置において；直流電源間において
   直列接続された感温素子及び可変抵抗と、これらの接続
   点にベース端子が接続され前記直流電源の一方の側に抵
   抗を介して前記感温素子とともにエミッタ端子が接続さ
   れ他方の前記直流電源側にコレクタ端子が接続されたト
   ランジスタと、を含み周囲温度に比例した直流電圧を前
   記エミッタ端子から出力する温度−電圧変換回路：前記
   直流電源間においてコンデンサ及びこれに直列の可変抵
   抗から成るコンデンサ充電回路と、前記エミッターコレ
   クタ端子間電圧を一定比率で分割して前記直流電圧に相
   当する前記コンデンサの基準上限充電電圧及び該基準上
   限充電電圧より低い基準下限充電電圧を発生する分圧回
   路と、前記コンデンサの充電電圧を前記基準上限充電電
   圧と比較して前記基準上限充電電圧を超過したとき出力
   信号を発生する上限電圧比較器と、前記コンデンサの充
   電電圧を前記基準下限充電電圧と比較して前記基準下限
   充電電圧以下に低下したとき出力信号を発生する下限電
   圧比較器と、前記上限電圧比較器の出力信号又は前記下
   限電圧比較器の出力信号が供給されたとき出力信号を切
   り換えるフリップフロップ回路と、該フリップフロップ
   回路の出力信号により導通して前記コンデンサの充電電
   圧を放電させるトランジスタと、を含み、前記エミッタ
   端子からの直流電圧の増減に対応したパルス周期を有す
   るパルス信号を発生するパルス発振回路；前記パルス信
   号のパルス数を計数し所定の計数値に達したとき出力信
   号を発生する計数回路；該計数回路の出力信号によりタ
   イマ出力を発生すると共に前記パルス発振回路の発振を
   停止させる信号を発生する出力発生回路：を有するタイ
   マ制御回路を設けたことを特徴とする自動製氷機の製氷
   制御装置。