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JP2005180825A - 自動製氷機 - Google Patents

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JP2005180825A
JP2005180825A JP2003423386A JP2003423386A JP2005180825A JP 2005180825 A JP2005180825 A JP 2005180825A JP 2003423386 A JP2003423386 A JP 2003423386A JP 2003423386 A JP2003423386 A JP 2003423386A JP 2005180825 A JP2005180825 A JP 2005180825A
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Shizuma Kadowaki
静馬 門脇
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Hoshizaki Electric Co Ltd
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Hoshizaki Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】除氷水の供給経路や熱交換器の安定した保護を達成する。
【解決手段】第2製氷室12の水溜部27に除氷水を供給する給水管29に温水器35が配設される。温水器35には、圧縮機CMに接続する第2冷媒循環経路49が連通接続される。温水器35におけるホットガスの入口側に入口弁WHV1が配設されると共に、出口側に出口弁WHV2が配設される。第2製氷室12の除氷運転に際し、入口弁WHV1および出口弁WHV2を開放し、圧縮機CMから吐出するホットガスを温水器35に供給することで、該ホットガスと温水器35を流通する除氷水とを熱交換させて除氷水を加温する。第2冷媒循環経路49における温水器35からのホットガスの出口側に圧力スイッチ47が配設され、該スイッチ47が異常圧力を検知したときには、断水が発生したものと判断して自動製氷機の運転を停止する。
【選択図】図1

Description

この発明は、例えば球体状や多面体状をなす氷塊群を全自動で大量に製造し得る自動製氷機に関するものである。
前記自動製氷機として、特許文献1に係る「自動製氷機の除氷制御方法」が存在している。この自動製氷機は、下方に開放する第1製氷小室を多数画成し、冷凍系から導出する蒸発器を背面に備えた第1製氷室と、上方に開放する第2製氷小室を多数画成した第2製氷室とを基本的に備え、製氷運転に際し両製氷小室を対応的に閉成して内部に画成された球体等の氷塊を形成する空間に製氷水を供給することで、該空間に球体氷を生成するよう構成される。この構造に係る自動製氷機では、除氷運転に際しては、第2製氷室の周囲に画成された水溜部に常温の除氷水を溜めることで加熱して第2製氷小室と球体氷との氷結を解除した後、第1製氷室に対して第2製氷室を傾動開放し、次いで第1製氷室を加熱して第1製氷小室と球体氷との氷結を解除することで、第1および第2の製氷小室中に生成した球体氷群を剥離落下させるよう構成されている。
前記第2製氷室の除氷に除氷水を用いる場合、該除氷水の温度が周囲温度に影響されるため、冬期のように除氷水の温度が低いときには除氷に要する時間が長くなり、日産製氷能力が低下する問題がある。また前記除氷水は、第2製氷小室と球体氷との氷結が解除されるまで水溜部への供給が継続され、前記水溜部内において除氷水を流動させることで第2製氷小室と球体氷との氷結解除を促進させている。そして、水溜部からオーバーフロー等した除氷水は機外に排出されるようになっている。従って、除氷時間が長くなる分、除氷水の消費水量が増加してランニングコストが嵩む問題も指摘される。なお、除氷水の単位時間当たりの供給量を少なくすれば節水は可能であるが、除氷水が低温時には更に除氷時間が長くなるために実施できないのが実状であった。
そこで、本願の発明者は、前記課題に対処し得る装置として、発明「自動製氷機および運転方法」(特願2002−241084号)を出願した。この自動製氷機では、第2製氷室の水溜部に除氷水を供給する給水管(供給経路)に温水器(熱交換器)を配設し、冷凍系を構成する圧縮機から吐出するホットガス(高温冷媒)を温水器に供給し、該ホットガスと温水器を流通する除氷水とを熱交換させて該除氷水を加温することで、除氷に要する時間を短縮して日産製氷能力を向上し得るよう構成されている。
特開平2−154963号公報
前記温水器を用いた自動製氷機において、除氷運転に際して断水により温水器および給水管に除氷水が供給されなくなると、温水器に供給されるホットガスで加熱された空気により給水管が加熱されて高温となり、樹脂部品の変形や破損等の問題を招くおそれがある。そこで、給水管における温水器の配設位置より下流側に温度検知手段を配設し、該検知手段が予め設定された異常温度を検知したときに、自動製氷機の運転を停止するよう構成している。
前述した構成では、給水管が異常温度に達したときには、温度検知手段の配設位置より上流側の給水管や温水器は、更に高い温度となっており、該給水管や温水器の耐久性が熱影響により低下するおそれがある。また、前記温度検知手段としてはバイメタルサーモが用いられているが、該サーモの検知動作は遅く、安定した保護が困難であった。例えば、樹脂部品の耐熱温度が60℃の場合、給水管の内部温度が60℃以下で自動製氷機の運転を停止する必要があるが、その場合にはバイメタルサーモに設定される異常温度としては40℃程度としなければならず、断水以外の温度上昇を誤検知してしまうおそれがあった。更に、バイメタルサーモと給水管との配設状態によって、該サーモによる検知温度にバラツキを生じ、これによっても安定した保護が図れなくなる難点も指摘される。
すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、除氷水の供給経路や熱交換器の安定した保護を達成し得る自動製氷機を提供することを目的とする。
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る自動製氷機は、
下方に開放する第1製氷小室が設けられ、冷凍系を構成する蒸発器を配設した第1製氷室と、上方に開放する第2製氷小室が設けられ、前記第1製氷室を下方から閉成可能に配設した第2製氷室とを備え、除氷運転に際して前記第2製氷室の周囲に除氷水を供給して該第2製氷室を加熱するよう構成した自動製氷機において、
前記除氷水の供給経路に設けられると共に、前記冷凍系における蒸発器に冷媒を循環させる第1冷媒循環経路から分岐した第2冷媒循環経路が接続され、冷凍系を構成する圧縮機から吐出されて第2冷媒循環経路を介して供給される高温冷媒により除氷水を加温する熱交換器と、
前記第2冷媒循環経路における熱交換器に対する高温冷媒の入口側および出口側に配設されて開閉制御される入口弁および出口弁と、
前記熱交換器における高温冷媒の出口から前記出口弁までの間の第2冷媒循環経路に設けられ、高温冷媒の圧力または温度を検知する断水検知手段とから構成したことを特徴とする。
本発明に係る自動製氷機によれば、熱交換器における高温冷媒の出口側に接続する第2冷媒循環経路に、高温冷媒の圧力または温度を検知する断水検知手段を配設したから、断水状態を早期に検知することができ、自動製氷機の運転を停止することで熱交換器や下流側の除氷水の供給経路が熱影響により耐久性が低下するのを抑制することができる。また高温冷媒の圧力を検知する場合は、レスポンスが早く、かつより正確な検知が可能となり、熱交換器および除氷水の供給経路の安定した保護を図り得る。
次に、本発明に係る自動製氷機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら説明する。なお、実施例の自動製氷機では球体氷を製造する構成で説明するが、製造する氷塊の形状は球体状に限定されるものでなく、製氷室に画成される空間の形状を変更することで、例えばダイヤカット状の多面体氷等、各種形状の氷塊が製造可能である。
図1は、実施例に係る自動製氷機の製氷機構および冷凍系を概略的に示すものであり、図2は製氷機構の概略構成を示す。図示の自動製氷機における製氷機構では、所要直径をなす複数の球体氷を製造する製氷室10が、水平に配設した第1製氷室11と、この第1製氷室11を下方から開閉可能に閉成する第2製氷室12とから基本的に構成される。すなわち、製氷機筐体(図示せず)の内部上方に配設された取付枠16に、熱伝導率の良好な金属を材質とする矩形状の第1製氷室11が水平姿勢で垂設され、半球状凹部としての第1製氷小室13が、この第1製氷室11に所要の整列パターンで下向きで複数凹設されている。また第1製氷室11の上面には、圧縮機CMや凝縮器CN等と共に冷凍系を構成する蒸発器14が蛇行状に密着固定され、該圧縮機CMの運転により蒸発器14における気化冷媒の熱交換が促進されて、第1製氷室11が氷点下にまで冷却されるようになっている。
前記第1製氷室11の直下には、銅の如き熱良導性の金属を材質とする第2製氷室12が後述の如く傾動可能に配設され、製氷運転に際して、該第1製氷室11を下方から閉成すると共に、除氷運転に際して、該第1製氷室11を開放し得るよう構成される。この第2製氷室12には、前記第1製氷室11に凹設した第1製氷小室13と対応して、同じく半球状凹部からなる第2製氷小室15が上向きに所要の整列パターンで複数凹設されている。従って、図2に示すように第1製氷室11に対し第2製氷室12を下方から閉成すると、両製氷小室13,15が相互に対応して各小室内に所要直径の球状空間が画成される。
前記第2製氷室12は、前述の如く銅等の熱良導金属を材質とするブロック体として構成され、各第2製氷小室15に製氷水を噴射供給するための水皿17が、当該第2製氷室12の外底部に一体的に固定されている。この第2製氷室12における第2製氷小室15の形成面と反対側の面(水皿17と対向する面)には、相互に隣接する各第2製氷小室15の間に溝18が形成してある。すなわち、各第2製氷小室15は底面において溝18で囲繞されており、後述する除氷運転に際し、絞り手段としての給水弁WVを介して供給される水道水(除氷水)が溝18と水皿表面との間に充満し、第2製氷小室15の加熱促進を図るよう構成される。なお、給水弁WVは流量コントロール機能(絞り機能)を有し、供給する除氷水の単位時間当たりの供給量(流量)を調節可能に構成されている。
前記水皿17は、その後端部が直角に立上がって後部17aが形成され、この後部17aの開放端において前記取付枠16の所定部位に、枢軸19により傾動可能に枢支され、後述の開閉用モータAMによって第2製氷室12と共に傾動される。そして、枢軸19を支点として水皿17を図2において時計方向に傾動すれば、図6に示す如く、該水皿17に一体固定した第2製氷室12は第1製氷小室13を開放し、また枢軸19を支点として反時計方向に傾動すれば、図2に示す如く、第2製氷室12は第1製氷小室13を閉成するよう構成される。水皿17には、各第2製氷小室15と連通する噴水孔20が対応的に穿設され、これら噴水孔20に製氷水を供給する分配管21が水皿17の裏面に蛇行配置されている。また水皿17の下方には、所定量の製氷水が貯溜される製氷水タンク22が一体的に設けられており、該タンク22に付設した給水ポンプPMを介して製氷水が前記分配管21に供給されるよう構成してある。すなわち、製氷運転に際して製氷水タンク22から給水ポンプPMを介して圧送される製氷水は、水皿17に穿設した前記各噴水孔20を介して、各第1製氷小室13と第2製氷小室15とで画成された氷形成用空間中に噴射供給される。そして、該氷形成用空間中で氷結するに至らなかった製氷水(以下「未氷結水」という)は、水皿17の各噴水孔20に隣接して各第2製氷小室15と連通するよう穿設された戻り孔23を介して製氷水タンク22に帰還するよう構成されている。
前記第2製氷室12と共に水皿17を傾動させる正逆回転可能な開閉用モータAMは減速機を備え、その出力軸24に回転体としての駆動アーム25が半径方向に延出するよう固定され、該駆動アーム25の先端と水皿17の前方端部(枢支側とは反対の端部)との間に、連繋部材としてのコイルスプリング26が弾力的に係着されている。そして、製氷運転の際には、図2に示す如く、水皿17は、第2製氷室12により第1製氷室11を下方から閉成する水平な閉成位置に、前記コイルスプリング26の弾力により保持されるよう構成される。また駆動アーム25には、コイルスプリング26の係着位置から離間する部位に、出力軸24に対して半径方向に延出するレバー片25aが設けてある。前記取付枠16における駆動アーム25およびレバー片25aの移動軌跡上に切換スイッチSW1が配設され、除氷運転に伴い正転方向(第2製氷室12の開放位置への移動を許容する方向)に回転する開閉用モータAMの運転により回転(図2において反時計方向への正転回転)するレバー片25aが切換スイッチSW1を逆転側に切換えたときに、該モータAMを停止させ、前記水皿17および第2製氷室12を、第1製氷室11から下方に離間する傾斜した開放位置に停止保持するよう設定される。なお、実施例では切換スイッチSW1が、第2製氷室12の除氷完了(開放位置まで移動して第1製氷室11から剥離落下する球体氷を図示しない貯氷庫に案内し得る状態とったとき)を検知する第2検知手段として機能するよう構成される。
前記水皿17の前後方向と交差する左右方向の両側には、直角に立上がる側部17bが夫々形成されると共に、該水皿17の前方には、側部17bより所定寸法だけ低く設定した堰止め部17cが配設され、この堰止め部17cの左右両端部は両側部17b,17bに密着されている。これにより水皿17の内部表面には、両側部17b,17b、堰止め部17cおよび前記後部17aで囲繞された水溜部27が形成される。そして該水溜部27に貯溜された後述する除氷水は、前記第2製氷室12の周囲に画成した前記溝18中に充満し、各第2製氷小室15を加熱するよう構成される。また水皿17には、水溜部27内の所定位置に排水孔28が穿設されており、水溜部27に貯溜された除氷水の一部は、該排水孔28から製氷水タンク22に流下し、他の除氷水は堰止め部17cの上端からオーバーフローして、水皿17の前方側よりタンク22に流入するようにしてある。なお、製氷水タンク22への給水は、外部水道系に接続している除氷水の供給経路としての給水管29の給水弁WVを開放することにより行なわれる。前記製氷水タンク22にはオーバーフローパイプ34が配設され、除氷運転に際して水溜部27からタンク22に流入して所定水位を越えた除氷水を、該パイプ34を介して機外へ排出するようにしてある。
前記給水管29には、給水弁WVの配設位置より上流側に、熱交換器としての温水器35が配設される。この温水器35は、給水管29に連通接続する内管36と、該内管36を所定の空間を存して被覆する外管37とからなる2重管構造とされ、後述するように、除氷運転に際して内管36と外管37との間の空間に高温冷媒(ホットガス)を流通することで、内管36内を流通する除氷水を加温するよう構成される。また、内管36における除氷水が流通する内側およびホットガスが流通する外側には、その長手方向の略全長に亘ってフィン38が連続して突設されており、ホットガスと除氷水との熱交換効率を向上するようにしてある。更に、温水器35および該温水器35から給水弁WVまでの間に臨む給水管29は、発泡ポリエチレン等からなる断熱材としての断熱ホース39で被覆され、温水器35および給水管29からの熱の逃出を抑制するよう構成される。なお、断熱材はホース状のものに限定されず、温水器35および給水管29を被覆し得るものであればよく、その材質も発泡ポリエチレンに限定されるものでない。
前記第1製氷室11の所定位置に、製氷完了検知手段および第1製氷室11の除氷完了検知手段として機能する温度センサThが配設されている。そして、この温度センサThが、予じめ設定された製氷完了温度を検知した際に、製氷運転から除氷運転に移行すると共に、該温度センサThが、予じめ設定された除氷完了温度を検知した際に、除氷運転から製氷運転に移行するよう設定される。
前記取付枠16には、前記駆動アーム25の回動軌跡上に臨む位置に、前記第2製氷室12の除氷開始を検知する第1検知手段としての除氷水開始スイッチSW2が配設され、除氷運転に伴う前記開閉用モータAMの運転により駆動アーム25が前記コイルスプリング26を弛ませる正転方向(コイルスプリング26による第2製氷室12の閉成位置の保持を解除する方向)に所定角度回転した際に、該アーム25により除氷水開始スイッチSW2がON作動されるよう構成される。そして、除氷水開始スイッチSW2のON作動により、前記開閉用モータAMを停止させると共に、前記給水弁WVを開放して前記水溜部27への除氷水の供給を開始するように設定してある。
前記取付枠16における水皿17の枢支側に近接する位置に、除氷水終了スイッチSW3が配設され、該スイッチSW3は、水皿17の前記側部17bに突設された作動片30によりON−OFF作動されるようになっている。すなわち、製氷運転に際して水皿17が閉成位置に保持されている状態では、図2に示す如く、前記作動片30が除氷水終了スイッチSW3に当接してON作動させると共に、後述するように第2製氷室12の各第2製氷小室15と球体氷との氷結が解除されることにより、図5に示す如く、水皿17および第2製氷室12等が自重により下側(開放位置)に向けて傾動した際に、前記作動片30が除氷水終了スイッチSW3から離間してOFF作動するよう構成される。そして、除氷水終了スイッチSW3がOFF作動されたときに、前記給水弁WVを閉成して前記水溜部27への除氷水の供給を停止すると共に、前記開閉用モータAMの運転を再開して、水皿17を開放位置に向けて傾動させるよう設定されている。
前記製氷水タンク22の下方には、製氷残水等を受けて機外へ排出するための排水皿31が配設され、該排水皿31の上方に、軸32に固定した氷案内板33が臨んでいる。この氷案内板33は、製氷運転中においては、図2に示す如く、前記水皿17や製氷水タンク22と干渉しない退避位置に位置決めされている。また除氷運転の際には、開放位置に向けて傾動する製氷水タンク22に突設した押片22aが、氷案内板33に設けた反転レバー33aを押すことにより該氷案内板33が軸32を中心として反時計方向に回動されて、この氷案内板33は傾斜状態(開放位置)にある第2製氷室12の上面に倒れ込み、各第2製氷小室15を塞ぐよう構成される(図6参照)。すなわち、第1製氷室11から落下する球体氷を、この氷案内板33において滑落させて貯氷庫(図示せず)へ円滑に案内するようになっている。
なお、前記水皿17が閉成位置に復帰する際には、氷案内板33は閉成位置に向けて傾動する該水皿17により押されて時計方向に旋回し、図2に示す退避位置に復帰するよう構成される。
前記自動製氷機における冷凍系では、図1に示す如く、圧縮機CMで圧縮された気化冷媒は、吐出管40を経て凝縮器CNで凝縮液化し、ドライヤ41で脱湿された後に膨張弁42で減圧され、前記蒸発器14に流入してここで一挙に膨張して蒸発し、第1製氷室11と熱交換を行なって、各第1製氷小室13を氷点下にまで冷却させる。そして、蒸発器14で蒸発した気化冷媒は、吸入管43を経て圧縮機CMに帰還して再循環される。なお、実施例では、圧縮機CMから吐出される冷媒を蒸発器14に循環供給する経路が、第1冷媒循環経路48とされる。
更に、前記第1冷媒循環経路48を構成する圧縮機CMの高圧側の管体である吐出管40からホットガス管44が分岐され、このホットガス管44はホットガス弁HVを経て、蒸発器14の入口側に連通されている。このホットガス弁HVは、除氷運転に際し、第2製氷室12の除氷完了を前記切換スイッチSW1が検知(逆転側になった状態)したときに開放し、該スイッチSW1が正転側に切換わったときに閉成されるよう制御される。すなわち、除氷運転時にホットガス弁HVが開放して、圧縮機CMから吐出される高温冷媒(ホットガス)を、前記ホットガス管44を介して蒸発器14にバイパスさせ、各第1製氷小室13を加熱することにより、小室内部に生成される球体氷の周面を融解させて、各球体氷を自重により落下させるようになっている。なお、図1中の符号FMは、凝縮器CN用のファンモータを示す。
前記ホットガス管44におけるホットガス弁HVの配設位置より上流側(圧縮機CM側)から供給管45が分岐され、該供給管45は温水器用の入口弁WHV1を経て、前記温水器35における外管37の入口側に連通されている。また、温水器35における外管37の出口側に連通接続される帰還管46は温水器用の出口弁WHV2を経て、前記吸入管43に連通されている。このように外管37(温水器35)に対する高温冷媒の入口側および出口側に配設された前記入口弁WHV1および出口弁WHV2は、前記除氷水開始スイッチSW2のON作動により開放し、前記除氷水終了スイッチSW3がOFF作動されたときに閉成する制御がなされる。すなわち、除氷運転時に入口弁WHV1および出口弁WHV2を開放することで、圧縮機CMから吐出されるホットガスは前記供給管45を介して温水器35の外管37にバイパスされ、該ホットガスと温水器35の内管36内を流通する除氷水との間で熱交換を行なって除氷水を加温し得るよう構成される。なお、内管36の外側を流通するホットガスと、該内管36の内側を流通する除氷水とは、その流れ方向が逆向きとなるよう設定され、ホットガスと除氷水との効率的な熱交換を行なわせ得るようになっている。また実施例では、前記供給管45および帰還管46から第2冷媒循環経路49が構成される。
前記吐出管40におけるホットガス管44の分岐部より下流側(第2冷媒循環経路49の分岐部より下流側、すなわち凝縮器CN側)に高圧ストップ弁HPVが配設される。この高圧ストップ弁HPVは、前記除氷水開始スイッチSW2のON作動により閉成し、前記除氷水終了スイッチSW3がOFF作動されたときに開放する制御がなされる。すなわち、前記入口弁WHV1および出口弁WHV2が開放するときには、高圧ストップ弁HPVが閉成するよう制御される。また、入口弁WHV1および出口弁WHV2が開放しているときには、前記ホットガス弁HVは閉成しており、これにより前記第2製氷室12の除氷に際しては、圧縮機CMから吐出されたホットガスは、蒸発器14側に流れることなく全て温水器35側に供給され、除氷水の加温にのみ用いられるようになっている。
前記温水器35における外管37の出口側に連通接続される帰還管46には、図1に示す如く、外管37におけるホットガスの出口と前記出口弁WHV2との間に、該帰還管46を流通するホットガスの圧力を検知する断水検知手段としての圧力スイッチ(圧力検知手段)47が設けられている。そして、該圧力スイッチ47が、予め設定された異常圧力(OFF設定値)を検知したときに、自動製氷機の運転を停止するよう設定されている。すなわち、除氷運転に際して、断水により温水器35の内管36や給水管29に除氷水が供給されない場合、該温水器35に供給されるホットガスは除氷水と熱交換しないため(無負荷状態)、帰還管46を流通するホットガスの圧力が上昇し、その値が圧力スイッチ47のOFF設定値(異常圧力)に達すると該圧力スイッチ47がOFF作動して自動製氷機の運転が停止する。これにより、前記内管36内の空気がホットガスにより加熱されて高温となり、これに伴って給水管29が加熱されることに起因して発生する問題を未然に防止するようになっている。例えば、給水管29が、給水弁WVより上流側は金属材からなる管体で構成されると共に、給水弁WVより下流側は樹脂材からなる管体で構成される場合、前述したような高温の空気が樹脂材の管体を流通することで該管体が変形等を来たすのを防止することができる。また、給水弁WVを高温空気から保護し得ると共に、早期検知により給水管29内の高温空気が貯氷庫内に排出されることを極力防止することができる。
なお、実施例の自動製氷機では、前記運転停止により帰還管46内のホットガスの圧力が低下し、その値が前記圧力スイッチ47のON設定値に達すると、該スイッチ47がON作動することで、自動製氷機の運転が再開されるよう設定してある。断水検知手段としての圧力検知手段としては、圧力スイッチに限らず圧力センサ等であってもよい。
ここで、前記帰還管46における出口弁WHV2から吸入管43との接続部までの間に圧力スイッチ47を配設する場合は、以下の難点がある。すなわち、実施例において前記第1製氷室11の除氷完了は、前記温度センサThが除氷完了温度を検知することで行なっているため、第1製氷室11から全ての球状氷が落下した後も、該温度センサThが除氷完了温度を検知するまではホットガスが蒸発器14に供給される。このとき、ホットガスは球状氷との熱交換を行なっていない状態(無負荷状態)であるため、吸入管43内のガス圧が上昇することに伴い、該吸入管43との接続部から出口弁WHV2までの間の帰還管46内の圧力も高まり、圧力スイッチ47が誤作動するおそれがある。従って、出口弁WHV2の配設位置より下流側の帰還管46に圧力スイッチ47を配設する場合は、第1製氷室11の除氷完了時における前記の圧力上昇を考慮して、該圧力スイッチ47の作動圧力(ON−OFF設定値)を設定しなければならない。しかるに、出口弁WHV2の配設位置より上流側の帰還管46に圧力スイッチ47を配設する場合は、前述した圧力上昇を考慮する必要はなく、断水によるホットガスの圧力上昇のみに対応し得るように作動圧力を設定すればよく、簡単かつ正確な検知ができるものである。
〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る自動製氷機の作用につき、以下説明する。製氷運転に際し、図2に示す如く第2製氷室12は、第1製氷室11を下方から閉成して、各第1製氷小室13と各第2製氷小室15とを対応させ、内部に氷形成用空間を画成している。この状態で製氷運転が開始されると、冷凍系の圧縮機CMやファンモータFMが起動して第1製氷室11に設けた蒸発器14に第1冷媒循環経路48を介して冷媒が循環供給され、当該第1製氷室11の冷却がなされると共に、前記製氷水タンク22からの製氷水は分配管21にポンプ圧送され、該分配管21の各噴水孔20を介して両製氷小室13,15に画成される球状空間中に噴射される。
噴射された製氷水は、第1製氷小室13の内面に接触して冷却され、下方の第2製氷小室15を潤した後、この未氷結水は、水皿17に穿設した前記戻り孔23を介して、製氷水タンク22に戻されて再度の循環に供される。そして製氷水の循環が反復される内に、タンク22中に貯溜される製氷水全体の温度が次第に低下すると共に、第2製氷小室12の温度も同様に次第に低下する。そして、先ず第1製氷小室13の内壁面で製氷水の一部が凍結して氷層が形成され始め、未氷結水は戻り孔23からタンク22に帰還する運転を重ねる間に、前記氷層の成長が更に進行して、最終的に両製氷小室13,15に形成される球状空間中に球体氷が生成される。
図3に示す如く、球体氷の製造が完了(製氷完了)し、前記第1製氷室11の温度が製氷完了温度となったことを、前記温度センサThが検知すると、給水ポンプPMが停止制御されて、製氷水の循環供給を停止する。なお、冷凍系を構成する前記圧縮機CMへの通電は継続されたまま、前記ファンモータFMのみ停止制御される。また、前記開閉用モータAMの運転が開始され、前記駆動アーム25は正転方向に回動し、該アーム25が前記除氷水開始スイッチSW2をON作動すると、開閉用モータAMの運転が停止される(図4参照)。このとき、前記給水弁WVが開放され、これにより外部水道系に接続する給水管29から水皿17の表面に画成してある前記水溜部27に除氷水の供給が開始される。また駆動アーム25の回動により前記コイルスプリング26は弛み、該スプリング26による水皿17および第2製氷室12を閉成位置に保持する力は解除される。しかし、この時点では第2製氷小室15と球体氷とは氷結状態を保持しているので、水皿17は閉成位置に臨んだままとなっている。
前記除氷水開始スイッチSW2のON作動により、前記入口弁WHV1および出口弁WHV2が開放すると共に、前記高圧ストップ弁HPVが閉成する。またこのとき、前記切換スイッチSW1は正転側になっているから、前記ホットガス弁HVは閉成している。従って、圧縮機CMから吐出されるホットガスは、前記供給管45を介して温水器35の外管37にバイパスされ、該温水器35の内管36内を流通する除氷水との間で熱交換を行なって該除氷水を加温する。そして、この加温された除氷水が、前記水溜部27に供給されることとなる。
前記給水弁WVを介して水溜部27に供給される加温された除氷水は、前記排水孔28から製氷水タンク22に流下する量に比べ多量であるので、該水溜部27での水位は次第に上昇し、遂には水皿17の堰止め部17cからオーバーフローするに至る。オーバーフローする際の水溜部27の水面レベルを、第2製氷室12の上端近傍に到来するよう設定しておくことにより、除氷水は第2製氷室12を主として加熱することができる。なお、堰止め部17cからのオーバーフロー水は、水皿17の先端から製氷水タンク22内に流下する。この水皿先端部から流入する水と、前記排水孔28から流下する水とによりタンク22内の水位は次第に上昇し、前記オーバーフローパイプ34から余分な水は排水皿31に流下した後に機外へ排出される。
前記第2製氷室12は、水溜部27に貯溜される除氷水で加熱されて温度上昇し、前記第2製氷小室15の壁面と球体氷との氷結力は徐々に低下する。なお、第2製氷室12と接触する第1製氷室11にも除氷水の熱は伝わるが、この熱は僅かであり、第1製氷小室13の壁面と球体氷との氷結力は低下しない。
前記第2製氷小室15の壁面と球体氷との氷結力が、第2製氷室12、水皿17および製氷水タンク22等からなる水皿組の自重を支えられなくなるまで低下すると、該水皿組は弛んでいた前記コイルスプリング26の弾力とバランスする位置まで自重によって下側に傾動する。これにより図5に示す如く、前記作動片30が除氷水終了スイッチSW3から離間してOFF状態となり、第2製氷室12からの球体氷の剥離を検知する。このとき、前記給水弁WVを閉成すると共に、開閉用モータAMの運転を再開し、前記駆動アーム25が正転方向へ回動することで水皿17および第2製氷室12は開放位置に向けて傾動を開始する。また前記入口弁WHV1および出口弁WHV2が閉成すると共に、前記高圧ストップ弁HPVは開放する。
前述した第2製氷室12の除氷に際し、前記水溜部27に貯溜される除氷水はホットガスとの熱交換により加温されているから、冬期のように周囲温度が低い時期においても第2製氷室12の除氷に要する時間(除氷時間)を短縮することができ、自動製氷機での日産製氷能力を向上し得る。また除氷時間の短縮により、除氷水の使用量を低減することができ、ランニングコストを低廉に抑えることが可能となる。更に、温度の高い除氷水を用いて第2製氷室12の除氷を行なうから、前記給水弁WVでの流量コントロール機能により、供給する除氷水の単位時間当たりの供給量を少なく設定しても除氷時間が長くなることはなく、これによってもランニングコストを抑えることができるようになる。更には、第2製氷室12の除氷に際して前記高圧ストップ弁HPVを閉成することで、圧縮機CMから吐出される全てのホットガスを除氷水の加温に用いることができるから、除氷水を効率的に加温し得る。なお、製氷運転に際しては前記入口弁WHV1および出口弁WHV2を閉成することで、圧縮機CMからの冷媒が温水器35に流入することはなく、冷凍能力が低下することはない。
また前記温水器35における熱交換において、除氷水とホットガスとの流れ方向を逆向きに設定したから、両者間の熱交換が効率的になされ、除氷水の温度を高くすることができ、これが除氷時間の短縮に寄与する。しかも、温水器35の前記内管36には内外に突出するフィン38を設けてあるから、ホットガスと除氷水との熱交換を行なうための表面積が増え、これによって熱交換効率が良好となって高い温度の除氷水を得ることが可能となる。更に、温水器35および給水弁WVまでの給水管29を断熱ホース39で被覆してあるから、温水器35で加温した除氷水の温度が前記水溜部27に供給される間に低下するのを抑制することができ、エネルギーロスを抑え得る。
ここで、前記第2製氷室12の除氷に際し、断水により温水器35の内管36や給水管29に除氷水が供給されない場合は、該温水器35に供給されるホットガスにより内管内の空気が加熱されて高温となり、これに伴って給水管29も加熱され、給水管29を構成する樹脂部分等が変形するおそれがある。しかるに、実施例に係る自動製氷機では、前記帰還管46に配設された圧力スイッチ47が、予め設定された異常圧力(OFF設定値)を検知したときには自動製氷機の運転を停止するよう設定されているから、ホットガスが温水器35内を無負荷状態で流通することで過熱されたり、給水管29内を高温の空気が流通することに起因して発生する、温水器35や給水管29の耐久性の低下等、各種の異常事態を未然に防止することができる。また、圧力スイッチ47により断水を早期に検知することができ、温水器35や給水管29の安定した保護が図られる。なお、圧力スイッチ47による圧力検知は、従来のようなバイメタルサーモを用いた温度検知に比較して、その配設状態等によるバラツキは少なく、正確な断水検知を行ない得る。
前記水皿17の傾動途中において、前記軸32に一体的に配設された反転レバー33aを製氷水タンク22の押片22aが押すことにより前記氷案内板33が反転し、水皿17に寄りかかった状態で傾動する。水皿17が最大限に傾動したタイミングをもって、図6に示すように、前記レバー片25aが切換スイッチSW1を逆転側に切換えると、これにより開閉用モータAMは停止して水皿17の傾動を停止させる。なお、このとき氷案内板33は、先に述べた如く、第2製氷室12の上面を覆って氷塊滑落用の円滑面を提供している。
前記切換スイッチSW1が切換わったときに、前記ホットガス弁HVが開放して蒸発器14にホットガスが供給され、第1製氷室11の加熱がなされて、第1製氷小室13の内面と球体氷との氷結面の融解を開始する。このとき、前記入口弁WHV1および出口弁WHV2は何れも閉成しているから、圧縮機CMから吐出される略全てのホットガスは、蒸発器14に供給されて第1製氷室11の効率的な除氷が達成される。
前記第1製氷室11の除氷開始により第1製氷小室13が或る程度加温されると、図6に示す如く、小室壁面と球体氷との氷結が解除されて自重落下し、傾動待機している前記氷案内板33の表面に落着し貯氷庫に滑落回収される。
このように、球体氷が全て第1製氷小室13から離脱すると、第1製氷室11は蒸発器14に循環しているホットガスにより一挙に温度上昇する。そして、前記温度センサThが除氷完了温度を検知すると、前記開閉用モータAMが逆転方向に運転されて駆動アーム25は逆転方向(図7の時計方向)に回動される。従って該駆動アーム25と水皿17との間に弾力的に係着したコイルスプリング26により、水皿組は反時計方向に傾動される。また、第1製氷室11の除氷完了検知により前記給水弁WVが開放され、水皿17上に供給されて前記水溜部27に貯溜する水道水は、前記排水孔28を介して製氷水タンク22に流入し、水位の低下したタンク22に新たな製氷水として供給される。なお、このとき前記温水器35にはホットガスは供給されていないから、製氷水として供給される水道水が加温されることはない。また前記圧力スイッチ47は、閉成状態の出口弁WHV2より温水器35側の帰還管46に設けられているから、前記吸入管43を無負荷状態で流通するホットガスの圧力上昇が、圧力スイッチ47が配設される帰還管46まで及ぶことはなく、該圧力スイッチ47の誤作動により自動製氷機が運転停止するのは防止される。
前記逆転方向に回動する駆動アーム25により反時計方向に傾動される水皿組が閉成位置に復帰されることによって、第1製氷室11は再び第2製氷室12で下方から閉成される(図8参照)。また、駆動アーム25により前記切換スイッチSW1が正転側に切換えられると、開閉用モータAMが停止されると共に、給水弁WVおよびホットガス弁HVが閉成して、水道水およびホットガスの供給が停止される。そして、初期状態に復帰して製氷運転が再開され、前述した動作を繰り返す。なお、駆動アーム25の逆転方向への回動途中に、前記除氷水開始スイッチSW2は該アーム25によりON−OFF作動されるが、このときの信号はキャンセルされ、前記給水弁WVが開放されることはない。更に、前記除氷水終了スイッチSW3も前記作動片30によりON作動され、次のサイクルの待機状態となる。
〔変更例〕
実施例の自動製氷機において、圧力スイッチのON−OFFにより自動製氷機の停止・運転再開、すなわち圧縮機の発停を制御する場合、その発停時間が短かいと圧縮機に負荷が掛かるので、圧力スイッチがOFF(異常圧力を検知)したときにカウントを開始するタイマを用いて、該発停時間を適宜に調節するようにしてもよい。また圧力スイッチが異常圧力を検知したときに、ランプやブザー等の警報手段を作動することで、使用者に異常発生を覚知させる構成を採用し得る。
実施例では、断水検知手段としてホットガスの圧力を検知する圧力スイッチ(圧力検知手段)を挙げたが、ホットガスの温度を検知する温度検知センサ(温度検知手段)を採用することができる。この構成においても、温水器から流出するホットガスの温度を検知することで、早期に断水を検知して異常発生を未然に防ぐことができる。
なお、その他、冷凍系の吐出管に配設される高圧ストップ弁を省略したり、熱交換器(温水器)においての除氷水とホットガスの流れ方向を同じ向きとする構成等、各種の変更が可能である。
本発明の実施例に係る自動製氷機の製氷機構および冷凍系等を示す概略構成図である。 実施例に係る自動製氷機の要部を、第1製氷室に対し第2製氷室を閉成して製氷運転を開始した状態を示す概略縦断面図である。 実施例の自動製氷機の要部を、製氷が完了して両製氷小室中に略中実な球体氷が生成された状態を示す概略縦断面図である。 実施例の自動製氷機の要部を、製氷が完了して駆動アームの回動により除氷水開始スイッチがON作動して給水弁が開放し、水溜部に除氷水が貯溜される状態を示す概略縦断面図である。 実施例の自動製氷機の要部を、第2製氷室と球体氷との氷結が解除されることで第2製氷室が第1製氷室から開放する状態を示す概略縦断面図である。 実施例の自動製氷機の要部を、開放位置に停止した第2製氷室の上面に氷案内板を倒れ込ませて各第2製氷小室を塞いだ状態で第1製氷室から球体氷が剥離落下する状態を示す概略縦断面図である。 実施例の自動製氷機の要部を、除氷が完了して第2製氷室が第1製氷室を閉成する方向に傾動を開始する状態を示す概略縦断面図である。 実施例の自動製氷機の要部を、第2製氷室が閉成位置に保持された状態を示す概略縦断面図である。
符号の説明
11 第1製氷室,12 第2製氷室,13 第1製氷小室,14 蒸発器
15 第2製氷小室,29 給水管(除氷水の供給経路),35 温水器(熱交換器)
47 圧力スイッチ(断水検知手段),48 第1冷媒循環経路
49 第2冷媒循環経路,CM 圧縮機,WHV1 入口弁,WHV2 出口弁

Claims (1)

  1. 下方に開放する第1製氷小室(13)が設けられ、冷凍系を構成する蒸発器(14)を配設した第1製氷室(11)と、上方に開放する第2製氷小室(15)が設けられ、前記第1製氷室(11)を下方から閉成可能に配設した第2製氷室(12)とを備え、除氷運転に際して前記第2製氷室(12)の周囲に除氷水を供給して該第2製氷室(12)を加熱するよう構成した自動製氷機において、
    前記除氷水の供給経路(29)に設けられると共に、前記冷凍系における蒸発器(14)に冷媒を循環させる第1冷媒循環経路(48)から分岐した第2冷媒循環経路(49)が接続され、冷凍系を構成する圧縮機(CM)から吐出されて第2冷媒循環経路(49)を介して供給される高温冷媒により除氷水を加温する熱交換器(35)と、
    前記第2冷媒循環経路(49)における熱交換器(35)に対する高温冷媒の入口側および出口側に配設されて開閉制御される入口弁(WHV1)および出口弁(WHV2)と、
    前記熱交換器(35)における高温冷媒の出口から前記出口弁(WHV2)までの間の第2冷媒循環経路(49)に設けられ、高温冷媒の圧力または温度を検知する断水検知手段(47)とから構成した
    ことを特徴とする自動製氷機。
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